В наше время информация по праву считается одним из самых важных ресурсов. И не ничего удивительно, что для сохранения именно этого ресурса используются компьютеры, причем как рабочие, так и домашние. И если утратить музыку или фильмы не жалко, то потеря важных рабочих документов может привести к появлению серьезных неприятностей. Для сохранения информации нужны бесперебойники.

Что такое бесперебойники

Это источники Бесперебойного Питания, их цель - постоянное обеспечение электрическим током персонального компьютера. В некотором смысле, ИБП (UPS) исполняют роль своеобразных батареек, которые, будут какое-то время продолжать подавать энергию к компьютеру в случае отключения электричества, что даст возможность сохранить файлы и отключить устройство.

Однако это не просто батарейка. В описании функций ИБП ключевое слово – «бесперебойное». UPS не только должен исполнять роль батарейки для ПК, ИБП всегда подает напряжение должного уровня.

Общеизвестно, что в электросетях часто скачет напряжение. Особенно часто это явление встречается в офисах, где может одновременно работать очень много приборов. И далеко не всегда это вызывает мгновенную поломку устройства. Бывают также ситуации, когда перепады напряжения приводят к значительному сокращению сроков службы компьютера. Таким образом, бесперебойники - это еще и возможность сэкономить на покупке новых компьютеров. Наиболее это значимо для офисов, где много компьютеров, и подобное сокращение срока эксплуатации может быть серьезным подрывом бюджета.

Не стоит забывать и о помехах. Они возникают в любых сетях по несколько раз каждый день, а если проводка в офисе достаточно старая, то они могут быть достаточно серьезными. Это происходит нечасто, однако ведь и одного раза может быть достаточно для того, чтобы информация была потеряна, а аппаратура испорчена.

Кстати, не только компьютеры подвергаются неожиданной «атаке» электричеством, это может коснуться и сервера, высокоточных приборов, принтера - список можно продолжать долго. Некоторые из этих устройств стоят очень дорого, поэтому лучше обеспечить их безопасность и приобрести бесперебойники.

Виды UPS

Все UPS делятся на 3 вида - on-line, line-interactive, off-line .

Off-line

Это самые дешевые бесперебойники, и они предназначены для защиты отдельных устройств. Эти устройства не предлагают дополнительных возможностей (за редким исключением), их основное предназначение - включение резервного питания. За время, на которое хватит UPS, пользователь успеет спокойно сохранить работу, после чего выключит ПК.

Line-interactive

Line-interactive – гибридный вариант UPS, причем уровень защиты у них выше, чем у Off-line источников, но при этом их стоимость меньше, чем у on-line вариантов. Устройства, разработанные по данной технологии, предполагают устранение провалов и всплесков, поддержку питания на уровне. И, конечно же, при отключении электричества, у пользователя будет время правильно отключить от электросети все приборы, подключенные к ИБП.

On-line

Бесперебойники такого типа являются самыми лучшими, поскольку постоянно следят за качеством электропитания, а в случае возникновения проблем регулируют его, обеспечивая высококлассную защиту от перепадов и сбоев.

Такие устройства хорошо использовать в случаях, когда волнения в сети могут привести к полному уничтожению оборудования. On-line бесперебойники, конечно, стоят намного дороже, чем off-line и гибридные, однако их стоимость полностью оправдана качеством. В таких устройствах переменный ток превращается в постоянный, после чего проходит через батареи и вновь становится переменным. Это лучший способ обеспечения качественным питанием дорогостоящего оборудования.

Особенности применения

При выборе устройства необходимо учитывать следующие моменты:

• От чего вы защищаете данные и оборудование. Важнейшим параметром являются условия, в которых будет работать система.
  — Прежде всего необходимо выяснить, каково напряжение в электросети. Имеется в виду реальное значение напряжения днем и ночью в разное время, а не номинальное. Для этого нужно провести подробные измерения напряжения на протяжении характерного цикла.
  — Минимальным по длительности циклом являются сутки. Суточный цикл наиболее характерен для электросети. Если есть возможность продлить время измерения, то имеет смысл продолжать их непрерывно в течение недели.
• Далее следует выявить факторы, способствующие возникновению сбоев электросети. Прежде всего, необходимо установить фактическую схему электрической сети, ответив при этом на следующие вопросы.
  — Где и как заземлена нейтраль.
  — От какого трансформатора питается сеть, какие другие потребители подключены к трансформатору.
  — Где установлены распределительные щитки, автоматические предохранители и рубильники, у кого есть доступ к ним.
  — Есть ли у вашего оборудования защитное заземление.
  — Есть ли молниеотвод в здании. Имеет ли он отдельное заземление.

• Какие данные и какое оборудование вы защищаете. Этот вопрос намного проще предыдущих. Обязательно следует составить список защищаемых данных и список защищаемого оборудования. При этом рекомендуется ответить на следующие вопросы.

  — Где расположено оборудование.
  — Какую мощность потребляет оборудование. При этом нужно знать фактически потребляемую энергию. Оборудования с постоянным потреблением энергии, не считая момента запуска, (например телефонных станций, компьютеров, модемов, струйных и матричных принтеров) фактически потребляемую мощность можно заменить на номинальную (указана в технических характеристиках оборудования). Для устройств, оснащенных двигателями периодического действия или подогревателями (копировальных машин, лазерных принтеров, кондиционеров воздуха, факсов) в инструкции часто указывают среднее значение потребляемой мощности, которая может быть значительно меньше максимальной, изредка потребляемой прибором. Для таких приборов следует или установить большой запас мощности (в 3-5-10 раз), или измерить реальный потребляемый ток во время эксплуатации.
  — Где хранятся защищаемые данные. Какие элементы сети должны работать для осуществления безопасного сохранения.
  — Какие элементы оборудования должны работать одновременно. Для компьютерной сети этими элементами могут оказаться рабочая станция администратора сети, серверы, коммуникационные узлы, разветвители и т.д.

• Минимальное требуемое время работы автономной системы. Отвечая на этот вопрос, следует учесть время, необходимое для безопасного сохранения защищаемых данных, а также время, необходимое для совершения технологических операций, которые обязательно должны быть завершены даже в случае возникновении сбоя электропитания (например, передача или прием сообщения по модему, индексация файлов базы данных, важный расчет и др.).
• Каким персоналом вы располагаете. Эксплуатация сложных ИБП требует работы персонала соответствующей квалификации. Решая вопрос конфигурации системы бесперебойного питания, пользователь должен решить, кто будет заниматься ее эксплуатацией, требуется ли дополнительный персонал, а также нужно ли дополнительное обучение.

Источники бесперебойного питания типа Off-Line

Источники бесперебойного питания типа Off-Line стандартом определяются как пассивные, резервного действия (UPS -PSO). В нормальном режиме функционирования штатным питанием нагрузки является отфильтрованное напряжение первичной сети при допустимых отклонениях входного напряжения и частоты. В случаи, когда параметры входного напряжения выходят за значения настроенных диапазонов, включается инвертор источника бесперебойного питания, обеспечивающий непрерывность питания нагрузки. Инвертор питается от аккумуляторов.

Это наиболее простые ИБП (рисунок 1), а значит, и самые дешевые. Источник бесперебойного питания состоит из двух параллельных ветвей:
. фильтр-нагрузка;
. выпрямитель-батарея-инвертор-нагрузка.

Рис.1. Схем источника бесперебойного питания Stand-By типа

При нормальных характеристиках сети, напряжение в нагрузку поступает через фильтр, фильтрующий всевозможные помехи. Это, обычно, фильтр-ограничитель (surge suppressor), хотя может быть и фильтр-стабилизатор (line conditioner) либо их сочетание, а также статический переключатель.

Одновременно через выпрямитель подзаряжаются и аккумуляторы аккумуляторной батареи. При пропадании, завышении либо понижении входного напряжения, питание нагрузки электронным переключателем переключается на батарейное через инвертор (инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное). Переключатель обеспечивает время переключения от 2 до 15 мс. Отметим, что пропадание электроэнергии в ходе этого времени не оказывает сколь-нибудь заметного влияния на компьютерные системы, которые спокойно переносят отключение питания на 10-20мс. Учитывая, что почти у всей современной аппаратуры блоки питания импульсные, переключение совершается незаметно для пользователя. Источники бесперебойного питания такого типа могут поддержать работу персонального компьютера в ходе 5-10 мин.

Основные недостатки ИБП Off-Line

Главными недостатками ИБП off-line считают:
. плохая работа источников питания этого типа в сетях с низким качеством электрической сети: плохая защита от провалов напряжения (sags ), превышений допустимого значения напряжения, изменений частоты и формы входного напряжения;
. невозможность своевременного восстановления емкости аккумуляторов при частых переключениях на батарейное питание;
. несинусоидальное выходное напряжение при питании от аккумуляторной батареи.

Источники бесперебойного питания типа Line-Interactive

В источниках бесперебойного питания линейно-интерактивного типа (Line -Interactive, иногда Ferroresonant) сочетаются преимущества типа On-line с надежностью и эффективностью резервных (standby ). В источниках бесперебойного питания этого типа в отличие от технологии Off-line в прямую цепь включен ступенчатый автоматический регулятор напряжения (booster ), построенный на основе автотрансформатора (трансформатор с переключающимися обмотками). В некоторых моделях применяется сетевой стабилизатор напряжения.

Инвертор связан с нагрузкой. При работе он питает нагрузку параллельно стабилизированному (conditioned ) переменному напряжению сети. Нагрузка подключается полностью лишь в том случае, когда входное напряжение электросети пропадает.

Рис.2. Схем источника бесперебойного питания Line-Interactive типа

Из-за такого взаимодействия ( «interaction ») со входным сетевым напряжением данная архитектура и получила свое название. В определенном диапазоне изменения сетевого напряжения, выходное напряжение поддерживается в заданных границах за счет переключения обмоток трансформатора либо стабилизатором. Инвертор как правило работает при низком напряжении, регулирует выходное напряжение и подзарядку аккумуляторов до тех пор, пока не потребуется его включение для полного питания нагрузки при перебоях в электросети. Линейно-интерактивные источники бесперебойного питания нашли наиболее широкое применение в системах защиты компьютерных сетей.

Трансформатор, сделанный по специальной так называемой ferro-технологии, сглаживает скачки напряжения, при этом источник бесперебойного питания реже переключается на работу от аккумуляторной батареи, и следовательно повышается срок службы батареи. Обычно, эти источники бесперебойного питания оборудованы совершенными фильтрами, обеспечивающими защиту от помех различного происхождения. Типовое время переключения в режим питания от аккумуляторов или обратно составляет 2 мс.

Конструктивно трансформатор на имеет несколько дополнительных отводов во вторичной обмотке (это может быть автотрансформатор с единственной обмоткой), переключением отводов трансформатора при изменениях входного напряжения управляет контроллер (микропроцессор), поддерживая напряжение на выходе в требуемом диапазоне. Итак, Line-Interactive источник бесперебойного питания работает по принципу управляемого ЛАТРа и действительно реже переключается на батарейное питание при скачках входного напряжения. В этой схеме зарядное устройство конструктивно совмещено с преобразователем.

Одним из преимуществ ИБП такого типа является широкий диапазон допустимых входных напряжений.

В некоторых линейно-интерактивных моделях есть шунтовая цепь между входом первичной электросети и нагрузкой, такие ИБП называются шунтовыми линейно-интерактивными ИБП (UPS -LIB, Reversible + Bypass). В шунтовом режиме питаемая нагрузка не защищается. При работе с источниками на основе ferro-технологий нужно иметь в виду:

Источники бесперебойного питания On-Line типа

Технология On-Line позволяет реализовать самый надежный тип источника бесперебойного питания. С выпрямителя (рисунок 3) напряжение сети поступает на преобразователь постоянного напряжения высокого уровня в низкое ПН1, а далее — на преобразователь постоянного напряжения в переменное выходное напряжение (ПН2). Преобразователь ПН2 — инвертор, питание на который поступает как от аккумуляторов, так и от сети через выпрямитель-преобразователь напряжения ПН1, подключенных параллельно:

. при нормальном входном переменном напряжении инвертор ПН2 питается от выпрямителя;
. при отклонениях в питающей электросети от нормы, входное напряжение для ПН2 снимается с аккумуляторной батареи.

Рис.3. Схем источника бесперебойного питания On-Line типа

В большинстве систем источников бесперебойного питания мощностью до 5 кВА вместо непрерывно подключенного аккумулятора, подключен резервный преобразователь постоянного тока (DC -DC converter), включающийся при сбоях сети и дублирующий шину постоянного тока от низковольтного аккумулятора.

Вывод: даже в случаи незначительных отклонениях параметров входного напряжения от нормы On-Line устройства обеспечивают на выходе номинальное напряжение в области ±1-3%. Присутствие обходной цепи (bypass ) позволяет подключать нагрузку прямо к силовой сети. Качество питания и надежность поставки электроэнергии, предоставляемое устройствами с архитектурой такого типа, существенно выше, чем у предыдущих.

Недостатки источников бесперебойного питания On-line типа: невысокий, по сравнению с ранее рассмотренными типами, КПД (85 -90%) из-за двойного преобразования (по отношению к Standby и Line-Interactive) и высокая цена. Однако, уровень защиты нагрузки и стабильность выходных параметров ИБП — разумный компромисс между безопасностью, КПД и ценой устройства. Потери в ИБП мощностью в 4000ВА не превышают 380Вт и могут быть несоизмеримыми с той задачей, которую решает подобный источник питания.

Новые модификации источников бесперебойного питания

Сейчас имеется несколько новых модификаций источников бесперебойного питания:
. by-pass;
. triple-conversion;
. ferrups.

Первая модификация (by -pass) как и на рисунке 3 представляет собой дополнительный канал передачи электроэнергии в нагрузку, его наличие позволяет обеспечить высокую надежность устройства. Переключение в режим On-line производится автоматически при отклонении параметров выходной сети от нормы либо же в аварийных условиях работы. Таким образом, этот режим способствует увеличению надежности устройства. Вторая модификация (triple -conversion) содержит корректор коэффициента мощности. В третьей модификации (ferrups ) применен феррорезонансный трансформатор, обеспечивающий высокие показатели надежности и широкий диапазон входных напряжений.

Новые подходы в построении источников бесперебойного питания основываются на использовании систем с резервируемым питанием, которые обладают более высокой надежностью выходной сети, так что неисправность одного из элементов не ведет к выходу из строя всей системы. Обычно, это модульные системы, сконструированные или по принципу повышения мощности нагрузки, или для повышения надежности системы, или используя оба принципа совместно. Простейшая система имеет в структуре источника бесперебойного питания вспомогательный модуль, « изолированный в горячем дежурном режиме». Имеется несколько вариантов технических решений таких бесперебойников.

Первый вариант заключается в применении автоматического переключателя (рисунок 4). Входы одного либо более источников питания подключены к единой сети, а с нагрузкой соединяются через автоматический переключатель. Информация о состоянии работы установок, управляющие команды поступают по каналу связи объединяющему ИБП.

Рис.4. Параллельная схема с использованием автоматического переключателя

Второй вариант содержит « распределитель нагрузки» (рисунок 5), равномерно распределяющий нагрузку между отдельными источниками системы.

Рис.5. Параллельная схема с использованием автоматического переключателя

Третий вариант осуществления параллельной структуры (рисунок 6) использует принцип двухуровневой системы. В этом способе один из модулей « ведущий» управляет распределением нагрузки между другими « ведомыми» модулями.

Рис.6. Параллельная схема на основе двухуровневой системы Master-Slave

Четвертый вариант, с резервируемой параллельной архитектурой, выглядит наиболее перспективным. В такой схеме (рисунок 7) резервируются не только модули, но и связи между ними, причем при необходимости любой модуль может выполнять функции ведущего. Лишь для такой схемы характерно наращивание мощности, отсутствие шунтовых цепей, при этом гарантируется непрерывная защита нагрузки при помощи ИБП.

Рис.7. Схема резервируемой параллельной системы

Основные технические характеристики источников бесперебойного питания

Форма питающего напряжения

Важное значение для нагрузки имеет именно эта характеристика источника бесперебойного питания. В режиме работы ИБП от аккумуляторных батарей на нагрузку может поступать выходное переменное напряжение близкое к прямоугольной форме (меандр), из-за сглаживающих свойств фильтров, аппроксимированная синусоида и чистая синусоида. Самая близкая к синусоиде форма выходного напряжения получается применением широтно-импульсной модуляции. Получение синусоиды в качестве питающего напряжения характерно лишь для ИБП On-line и некоторых источников питания Line-Interactive.

Мощность

Полная либо выходная мощность (output power). Обозначается буквой S, единица измерения — VA или Вольт-Амперы. Является геометрической суммой активной и реактивной мощностей. Параметр рассчитывается как произведение действующих (среднеквадратических) значений тока и напряжения. Её значение указывается изготовителем источника питания.

Активная потребляемая нагрузкой мощность. Обозначается буквой P, единица измерения — ватт (Вт). В случаи отсутствия реактивной составляющей в сети, совпадает с полной мощностью. Определяется как произведение полной мощности на косинус угла φ, где φ — угол сдвига фаз векторов линейных напряжения и тока, т.е. P = S . cos (φ). Типичное значение cos (φ) для персональных компьютеров около 0,6-0,7. Эта величина именуется коэффициентом мощности. Очевидно, что для выбора требуемой мощности для источника бесперебойного питания, надо мощность нагрузки в ваттах разделить на величину cos (φ).

Реактивная — обозначается буквой Q и рассчитывается как произведение полной мощности S на синус угла φ (Q = S . sin (φ)). Единица измерения — вольт-ампер реактивный (вар). Характеризует потери в питающих проводах за счет нагружающего их реактивного тока. При cos (φ) = 1 потери отсутствуют, вся мощность вырабатываемая источником питания поступает в нагрузку. Достигают этого за счет использования пассивных компенсирующих устройств или же активной коррекцией коэффициента мощности.

Диапазон входного питающего напряжения

Диапазон входного питающего напряжения (input voltage) — определяет пределы допустимых значений напряжения в сети, при которых источник бесперебойного питания еще способен поддерживать напряжение на выходе, не переключаясь на питание от аккумуляторов. Для некоторых моделей этот диапазон зависит от нагрузки. К примеру, при 100% нагрузке диапазон входных напряжений может составлять 15-20% от номинального, при 50% нагрузке — этот диапазон составляет 20-27% от номинального, а при 30% нагрузке — 40% номинального. От этого параметра зависит срок службы аккумуляторов, чем шире диапазон, тем дольше прослужат аккумуляторы при прочих равных условиях.

Частота входного напряжения

Частота входного напряжения (input frequency) — характеризует диапазон отклонения частоты электросети. При нормальных условиях эксплуатации отклонение частоты от номинального значения как правило не превосходит 1 Гц.

Коэффициент искажения формы выходного напряжения

Коэффициент искажения формы выходного напряжения (total harmonic distortion — THD) характеризует отклонение формы выходного напряжения от синусоиды, измеряется в процентах. Маленькие значения коэффициента соответствуют форме выходного напряжения, приближающейся к синусоидальной.

Время переключения режимов

Время переключения режимов (transfer time) характеризует инерционность источника бесперебойного питания, для разных источников составляет приблизительно до 2-15 мс.

load) характеризует устойчивость источника бесперебойного питания при перегрузках по мощности, измеряется в процентах по отношению к номинальной мощности. Определяет устойчивость ИБП к нестационарным перегрузкам.

Время автономной работы

Время автономной работы определяется емкостью аккумуляторной батареи и размером нагрузки. Для типовых источников бесперебойного питания небольшой мощности, питающих персональные компьютеры, оно составляет 5-10 мин. Это время рассчитано на то, чтобы пользователь мог закрыть все работающие приложения с сохранением информации и выключить ПК в нормальном режиме.

Крест-фактор

Крест-фактор (crest factor) — отношение пикового значения потребляемого тока к среднедействующему. Величина зависит от формы питающего напряжения.

Срок службы аккумуляторной батареи

Срок службы аккумуляторных батарей составляет 4-5 лет, но реальный сильно зависит от условий эксплуатации: частоты переключений в автономный режим, условий зарядки, окружающей среды.

Наличие холодного старта

Наличие холодного старта — это возможность включения источника бесперебойного питания при отсутствии напряжения в питающей сети. Такая функция полезна, когда необходимо срочно выполнить какие либо действия независимо от наличия напряжения в электросети.

Аккумуляторы ИБП

Общие сведения

Источником, энергия которого используется для питания нагрузки в критических режимах работы, служит аккумуляторная батарея. В источниках бесперебойного питания мощностью до 20 кВт как правило применяются герметичные свинцово-кальциевые аккумуляторы с электролитом суспензионного типа. В аккумуляторах такого типа электролит обездвижен, либо силикагелем либо скекловолокном, что делает их непротекаемыми. Это свойство электролита позволяет эксплуатировать аккумуляторы в любом положении, кроме того, они не нуждается в периодическом пополнении электролита и другом обслуживании.

Электроды произведены из свинцово-кальциевого сплава, обеспечивающего продолжительный срок службы и широкую область применения аккумуляторов, рабочий диапазон температур составляет от минус 20 до плюс 50°С (для некоторых типов аккумуляторов). Аккумуляторы не страдают так называемым « эффектом памяти», могут длительно храниться в заряженном состоянии (до года), при этом ток саморазрядки незначителен.

Конструкция аккумуляторов

Конструкция аккумуляторов традиционна — ударопрочный пластмассовый корпус поделен на секции — « банки». Наборы катодных и анодных пластин разделены прокладками — сепараторами из стекловолокна. Активная часть электролита — серная кислота. Крышка герметично соединена с корпусом, без возможности разобрать аккумулятор. В верхней части крышки размещены клапаны (по одному на каждую секцию), обеспечивающие выпуск газа в случае его избыточного образования в ходе работы, и пластинчатые выводы. Клапаны закрыты дополнительной съемной крышкой.

Хранение аккумуляторов

Продолжительность эксплуатации аккумуляторов составляет приблизительно 5 лет. При ежедневном использовании источника бесперебойного питания, собственные возможности заряда гарантируют эксплуатацию в ходе этого срока. При продолжительном неиспользовании аккумуляторы подвергаются саморазряду. Для аккумуляторов YUASA скорость саморазряда составляет приблизительно 3% в месяц при температуре окружающей среды около 20°С. Если в ходе длительного интервала времени аккумуляторы не заряжаются, то на отрицательных пластинах аккумулятора формируются сульфаты свинца. Это явление известно как « сульфатация». Сульфат свинца действует как изолятор, препятствуя приему заряда аккумулятором. Чем глубже произошла сулъфатация пластины, тем меньший заряд может принять аккумулятор.

Чтобы исключить необратимые последствия при хранении, надо заряд проводить через срок, соответствующий условиям температуры окружающей среды. С целью обеспечения оптимального срока использования, длительно хранящиеся аккумуляторы, должны периодически подзаряжаться.

Способы заряда аккумуляторов ИБП

Зарядка аккумуляторов является главной составляющей ее обслуживания. Срок использования аккумуляторов зависит от эффективности выбранного способа заряда. Имеются следующие способы заряда:
— зарядка при постоянном напряжении;
— зарядка при постоянной силе тока;
— двухступенчатая зарядка при постоянном напряжении.

Предпочтительным способом является зарядка при постоянном напряжении. В этом случае аккумуляторная батарея подключается к источнику энергии, зарядное напряжение которого поддерживается постоянным в ходе всего процесса заряда. В ходе заряда сила тока понижается и становится значительно меньше, чем при заряде способом постоянного тока, и в конце заряда опускается почти до нуля. При этом батарею заряжают до 90-95% ее номинальной емкости.

Выбор источника бесперебойного питания

Спектр типов источников бесперебойного питания, как средств защиты оборудования и компьютерных систем, достаточно широк. Вопрос выбора требуемого источника питания очень непрост. Чтобы решить вопрос выбора того или иного ИБП, надо попробовать проанализировать факторы, влияющие на условия работы источника питания.

Во-первых, надо попытаться оценить значимость питаемой системы. Вполне возможно, что для домашнего или офисного варианта будет достаточно источника бесперебойного питания Off-line либо Line-interactive типа. ИБП On-line типа больше подходит для серверного компьютера и прочих видов нагрузки, имеющих повышенные требования к качеству и надежности электропитания.

Во-вторых, необходимо оценить качество электросети: вероятность и частота отключения напряжения, наличие колебаний напряжения и различных помех.

В-третьих, нужно оценить мощность источника бесперебойного питания. Чтобы ориентировочно представить, какой мощности ИБП требуется, надо определить защищаемую аппаратуру и рассчитать для нее суммарное значение потребляемой мощности. Затем, полученные ватты нужно перевести в ВА, разделив на коэффициент мощности. Для компьютерного оборудования коэффициент мощности равен 0,5-0,6.

Производители не рекомендуют загружать источник бесперебойного питания на величину больше чем 80% от максимальной нагрузки. Надо отметить, что лазерные принтеры не рекомендуется подключать к источнику бесперебойного питания ввиду высокого энергопотребления нагревательного элемента.

Состояние электросетей в нашей стране в таком состоянии, что перепады напряжения, особенно в зимнее время, являются нормой и мало кто придает им значение. Все привыкли жить последствиями, а не предубеждениями и покупают бесперебойники только в тех случаях, когда уже почувствуют их важность в денежном эквиваленте при покупке нового, сгоревшего оборудования.

Немного о данном приборе

Номинальное колебание напряжения в электросети не должно превышать 7%, если следовать международным стандартам. Но даже они не могут предугадать и предупредить клиента о:

• Высокочастотных помехах;
• Авариях на станциях и обрыве проводов;
• Больших отклонениях частоты тока;
• Кратковременных или длительных всплесках/просадках напряжения;
• Импульсных высоковольтных помехах.

В этом случае можно надеяться на «авось», однако, лучше побеспокоиться и обезопасить свое электрооборудование в доме с помощью ups бесперебойника.

Смотрим видео, немного о приборе его правильном выборе:

Как правильно выбрать ИБП – вопрос нелегкий для среднестатистического человека. Здесь учитывается множество факторов, которые влияют на выбор.

Основные факторы, которые на выбор бесперебойника:

• Время работы;
• Скорость срабатывания переключателя;
• Мощность;
• Наличие фильтров напряжения.

Как подключается ИБП

Чтобы правильно подключить источник бесперебойного питания, следует определить, какое оборудование в доме наиболее чувствительное к перепадам. В среднестатистической квартире это компьютер.

Именно поэтому и выпускают отдельные ИБП для ПК. Также для безопасности можно подключить наиболее дорогое оборудование, но убедитесь, что мощности покупаемого устройства хватит для питания. Остальные электроприборы подключаются через обычный сетевой фильтр.

Виды и типы оборудования

Виды бесперебойников

Выбор устройства зависит от характера проблемы. Существует три типа:

1. Резервные;
2. Интерактивные;
3. Промышленные.

Резервные

Применяют, когда перебои и помехи в сети – редкость. Цена очень низкая, но и возможности не особо радуют.

Во время скачка напряжения или его отсутствия данный прибор переводит подключенную бытовую аппаратуру на режим питания от батареи.

Недостатки:

• При постоянных скачках напряжения резервные ИБП слишком быстро расходуют ресурс аккумулятора и становятся неэффективными. Конечно, акб для бесперебойника купить можно в любом специализированном магазине, но его стоимость половина или даже 2/3 стоимости.
• Время срабатывания достаточно длительное (около 1 секунды). В большинстве случаев это не повлияет на работу мелких устройств, но мощные устройства отключатся, так как разрыв до переключения очень большой.

Интерактивные

Подходят в том случае, когда перепады напряжения случаются очень часто. Средняя цена и возможности внушительные, чтобы обратить на них внимание.

Принцип работы такой же, как и у резервных ИБП. Данныйбесперебойник подходит для циркуляционного насоса и прочего единичного промышленного оборудования.

Особенности:

• Время срабатывания – 0,2-0,5 секунды. Этого хватит, чтобы переключение на аккумуляторный режим прошло без аварийного выключения некоторых мощных электроприборов.
• Перед переключением ИБП выравнивает напряжение. Это щадящее отношение к батарее поможет сохранить ее на несколько лет и сэкономит бюджет.

Промышленный тип ИБП

Самые эффективные устройства для регулирования сетевого напряжения. Ценовая политика сборки такого ИБП не позволяет ему находиться в топах по цене, однако, характеристики и возможности заслуживают той цены, которую он стоит.

За apc также придется отдать солидную сумму, но они служат весьма немало.

Особенности:

• Регулировка и переключение в режиме реального времени.
• Выпускаются с очень емкими аккумуляторами для бесперебойника, способными питать профессиональное оборудование на производствах или дата-центры.

Обратите внимание: Большинство источников бесперебойного питания требует заземления и без него могут оказаться неработоспособными. Часть производителей не несет ответственности за последствия, если купленный бесперебойник не был заземлен при эксплуатации.

Определяем мощность

В зависимости от собственной мощности, ИБП делят условно на 3 категории:

• Маломощные (до 1000 ВА). Используются только для защиты оборудования и не способны поддерживать работу длительное время. Однако, данной мощности хватит, чтобы безопасно завершить работу техники.
• Среднемощные (1000-5000 ВА). Применяются для безопасного отключения основной техники в доме или ее работы на протяжении до 1 часа (зависит от количества подключенного оборудования и его мощности). Слабое оборудование может работать в течение нескольких часов.
• Универсальные (от 5000 ВА). Стоимость таких ИБП слишком завышена, но их хватает для полноценной работы всех техники в доме или на небольшом производстве. Цена аккумулятора для бесперебойника зависит от мощности, а она определяет срок работы всей подключенной техники.

Таблица расчета мощности ИПБ

При покупке ИБП нужно четко понимать основное правило любой техники для резервного питания: мощность устройства подбирается по принципу суммирования мощностей электрооборудования с надбавкой 20-30% запаса. Он необходим устройствам, которые периодически переключаются на активный режим потребления энергии (холодильник, микроволновка, электрочайник). Помимо этого запас пригодиться при покупке нового электрооборудования или замены старого.

Как правильно посчитать необходимую мощность

Вы, наверное, замечали, что на ИБП мощность отображается как «ВА» (вольт-амперы). Так принято обозначать полную мощность любого оборудования, которое питает электроприборы (генераторы, электростанции, ИБП). На электроприборах указана активная мощность в ваттах (Вт). Чтобы перевести ватты в вольт-амперы, нужно их умножить на 1.3.

Приведем пример:

Микроволновка потребляет мощность в 800 ватт. Чтобы узнать, сколько она будет использовать вольт-ампер, умножаем 800 на 1,3. Получаем 1040 ВА.

Обратите внимание: вышеуказанная надбавка необходима не для перевода ватт в воль-амперы, а для того, чтобы случайно не перегрузить ИБП, подав на него больше мощности, чем он способен выдержать. Следовательно, цифру в ваттах нужно увеличивать на 50-60%.

Особенности и правила ухода за оборудованием:

Гарантийный срок бесперебойника – очень важный показатель его качества. Однако, даже качественные устройства иногда могут отказать в самый непредсказуемый момент и фраза: «3 месяца – полет нормальный, и дальше будет жить» - не подойдет к этому оборудованию. Перед покупкой просмотрите наличие сервисных центров производителя в городе.

Возможность управления – функция хороша, особенно на дорогих ИБП. Некоторые из них поддерживают управление через USB-кабель, подключенный к ПК. Если такая функция будет лишней, можно отказаться и сэкономить небольшую сумму денег.

ИБП расшифровывается как "источник бесперебойного питания". Аббревиатура на английском - UPS (Uninterruptible Power Supply) , поэтому распространены также названия УПС, ЮПС, упсник.

Основная функция источника бесперебойного питания - обеспечить подачу электроэнергии на подключенную к нему технику на время отключений в основной сети. Но, в зависимости от типа оборудования, параметры такого автономного питания могут требоваться кардинально разные. Соответственно, рынок ИБП предлагает разные типы устройств, которые отличаются массой параметров:

• принципом работы: оффлайновые, линейно-интерактивные, онлайновые;
• типом автоматической регулировки напряжения;
• качеством фильтрации помех сети;
• емкостью (количество ампер-часов, или другими словами - на какое время автономной работы его хватит);
• временем переключения на батареи при отключении электроэнергии;
• возможностью подключения дополнительных внешних батарей;
• различными дополнительными функциями (фильтрующие розетки, розетки для телефонного и сетевого кабеля, LCD-дисплей, синхронизация с ПК) и т. д.

Как выбрать ИБП при таком многообразии моделей? Как понять, чем они отличаются? В этой статье мы рассмотрим основные типы источников бесперебойного питания, их отличия, и какими дополнительными функциями производители оснащают ИБП. В следующей - как подобрать UPS в зависимости от особенностей вашего оборудования, как рассчитать его необходимую мощность и т. д.

Три основные типа ИБП

Off-line (Back-UPS, резервный, Standby) источник бесперебойного питания

Пример резервного ИБП: модель .

Принцип действия бесперебойника такого типа очень простой:

Пока в сети есть электроэнергия в пределах установленных значений, ИБП подает на подключенные устройства напряжение напрямую от сети, одновременно подзаряжая батарею. Питание, проходящее через UPS, при этом не регулируется, фильтрация импульсов и помех происходит на самом простом уровне, с помощью пассивных фильтров. Форма сигнала соответствует сигналу сети, т. е. синусоиде.

Как только напряжение в сети пропадает, ИБП переходит на питание от батарей. Инвертор, преобразующий постоянный ток от аккумулятора в переменный ток на выходе, в UPS этого типа установлен один из самых простых, поэтому форма сигнала не соответствует правильной синусоиде. Максимум, что предпринимают производители - несколько приближают ее к синусоиде, делая ступенчатой.

На автономное питание off-line УПС переходит также в том случае, если уровень напряжения в сети падает ниже или поднимается выше пороговых значений, они могут быть разными в зависимости от марки бесперебойника.

Время переключения на аккумуляторы в различных моделях составляет от 5 до 20 мс. Это сравнительно много, и для некоторых моделей оборудования такая долгая задержка может неблагоприятно сказаться на работе. Длительное срабатывание реле связано с тем, что устройству необходимо, чтобы в момент включения автономного питания фазы напряжений сети и батарей совпадали, а поскольку они не синхронизированы, на это уходит некоторое время.

Схема работы источника бесперебойного питания резервного типа.

Плюсы Standby UPS:

• недорогая цена,
• высокий КПД,
• бесшумная работа.

Недостатки:

• долгое переключение на работу от батареи (от 5 до 20 мс);
• форма выходного сигнала - не синусоида;
• фильтрация помех, шумов и импульсов на линии довольно грубая;
• нет регулировки напряжения и частоты при работе от сети.

Линейно-интерактивные ИБП

Пример линейно-интерактивного ИБП: модель

Этот тип источников бесперебойного питания покупатели выбирают чаще всего, так как он оптимально сочетает функциональность и цену.

В принципиальную схему работы линейно-интерактивных UPS включен AVR - модуль автоматической регулировки входящего напряжения сети. То есть, в отличие от UPS резервного типа, он не просто пропускает сквозь себя питание, но и стабилизирует его, правда не плавно, а ступенчато.

При работе от сети при нормальном уровне напряжения линейно-интерактивный источник бесперебойного питания пропускает входящий сигнал через пассивные фильтры помех и шумов, одновременно заряжается батарея.

При повышении или понижении напряжения в сети, линейно-интерактивный ИБП производит его ступенчатую корректировку. При достижении напряжением определенного порога, AVR понижает или понижает его на фиксированную величину (или процент). Таких порогов-ступеней в схеме работы AVR может быть прописано несколько, также для работы с пониженным и повышенным уровнем может быть предназначено разное количество ступеней корректировки (например, 2 - для повышения, и 1 - для понижения).

Если напряжение в сети падает или поднимается до значений, которые лежат вне доступного входного диапазона бесперебойника, устройство переходит на работу от батарей, так же как и в случае полного отключения электроэнергии. Эти минимумы и максимумы могут различаться в зависимости от загруженности ИБП. К примеру, если UPS загружен на 70%, а вольтметр показывает 160В в сети, бесперебойник переключается на аккумуляторы. А при загрузке на 30% и напряжении в 150В он все еще производит регулировку при помощи AVR-трансформатора.

Часть линейно-интерактивных моделей ничем не отличаются по форме выходного сигнала от бесперебойников резервного типа: у них ступенчатая синусоида. Некоторые производители, особенно с ростом спроса ИБП для котлов, оснащают свои бесперебойники инверторами, выдающими правильную синусоиду.

Время переключения на работу от аккумуляторов в линейно-интерактивных ИБП с чистой синусоидой меньше, чем у его резервных собратьев. Причина в том, в УПС-ах этого типа совпадают формы кривой напряжения (и от сети, и от батареи это синусоида), что ускоряет синхронизацию фаз и, соответственно, запуска автономного питания.

Плюсы line-interactive ИБП:

• разумная цена,
• бесшумная работа,
• автоматическая регулировка входящего напряжения,
• в некоторых моделях - чистая синусоида на выходе,
• время переключения меньше, чем в резервных (в среднем 4-8 мс, в некоторых моделях 2-4 мс).

Недостатки:

• отсутствует регулировка частоты,
• недостаточно полная фильтрация помех, шумов и импульсов сети,
• регулировка напряжения не плавная, а ступенчатая,
• КПД ниже, чем в off-line источнике бесперебойного питания.

ИБП двойного преобразования (on-line)

Пример ИБП с двойным преобразованием: модель .

Это самый дорогой, но и самый лучший вид ИБП. Он оптимально подходит для дорогого капризного оборудования, для которого важно не только постоянное напряжение, но и частота, а также эффективная фильтрация шумов, сигнал в форме чистой синусоиды и отсутствие задержек при переключении на работу от батарей.

Фактически, такой источник бесперебойного питания работает постоянно, стабилизируя, фильтруя входящий сигнал, выравнивая частоту и форму выходного сигнала.

В режиме работы от сети, поступающее переменное напряжение стабилизируется и превращается в постоянное выпрямителем и распределяется между батареей (для подзарядки, если необходимо) и инвертором. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный, выдавая на выходе сигнал в форме чистой синусоиды, правильной частоты, правильного напряжения. Помехи и шумы полностью отсутствуют - их просто не остается после двойного преобразования.

Такое постоянное "включение" бесперебойника в сеть дает одно из его весомых преимуществ: мгновенное переключение на работу от батарей . Собственно, это даже сложно назвать "переключением", так как питание проходит через выпрямитель, батарею (во время зарядки) и инвертор постоянно. В момент падения напряжения в сети ниже пороговых значений или полного отключения электроэнергии инвертор просто начинает забирать часть энергии от батареи, а не от выпрямителя. Это происходит мгновенно.

ИБП с двойным преобразованием обычно имеют еще один режим работы: байпас. Это резервная линия, которая идет напрямую от входа к выходу UPS, в обход выпрямителя, батареи и инвертора. Она позволяет в критические для ИБП моменты: перегрузка (например, стартовыми токами), выход из строя инвертора и другие - пустить электроэнергию к подключенным устройствам напрямую, избежав выхода из строя элементов устройства.

Постоянная работа ИБП имеет определенный недостаток: повышенное теплоотделение, которое требует эффективного охлаждения. Поэтому UPS online чаще всего оснащены вентиляторами, что делает их эксплуатацию в жилых помещениях не такой комфортной, как бесшумных бесперебойников других типов.

Плюсы онлайн ИБП:

• постоянная стабилизация напряжения,
• постоянная стабилизация частоты,
• чистая синусоида на выходе,
• эффективная фильтрация шумов, импульсов и помех,
• мгновенное переключение на батареи.

Недостатки:

• высокая цена,
• повышенный уровень шума,
• наиболее низкий КПД среди всех типов ИБП.

Выбирая бесперебойник, нужно учитывать, что существуют и исключения. Некоторые линейно-интерактивные ИБП могут стоить дороже, чем онлайн-модели другого производителя, время переключения на работу от батарей в резервном UPS может быть не больше, а даже меньше, чем в каком-нибудь линейно-интерактивном UPS и т. д. Поэтому в любом случае необходимо читать характеристики конкретной модели.

Дополнительный функционал ИБП

Помимо определения типа источника бесперебойного питания, который вам нужен, при выборе ИБП также стоит обратить внимание - какой функционал в него в ключен. UPS может иметь различные дополнительные функции и конструктивные особенности:

Синхронизация с ПК . Эта функция присутствует в не самых дешевых моделях, однако она очень удобна. С помощью специального программного обеспечения ИБП передает данные в реальном режиме на компьютер о состоянии электролинии, уровне заряда батарей. Помимо чисто информационной составляющей, есть также такие возможности, как например, автономное выключение компьютера с сохранением данных во всех приложениях при отключении электроэнергии.

Холодный старт . Источник бесперебойного питания, оснащенный такой функцией, можно включить при отсутствии электроэнергии в сети. К примеру, погас свет, вы сохранили документы, выключили компьютер и UPS, но спустя некоторое время появилась срочная необходимость скопировать документ на флешку. ИБП с поддержкой холодного старта можно включить, даже если электроэнергии в сети все еще нет, и сделать работу.

Раньше разъемы для подключения устройств в бесперебойнике выглядели, в основном, так:

Этот разъем стандарта IEC 320 отлично подходит для подключения различной компьютерной техники. Однако оборудование с обычным шнуром питания, тот же WiFi роутер, в него не подключишь. Для этих целей можно использовать сетевой фильтр с аналогичным разъемом, который подсоединяется к ИБП, а уже в него включать различное оборудование. Но это не всегда удобно.

Поэтому сейчас многие модели стали просто дополнять розетками типа Schuko (у нас их часто называют евророзетками), чтобы технику можно было включить напрямую:

Розетки для фильтрации помех. ИБП может быть оснащен розеткой или несколькими для чувствительного оборудования, которые не обеспечивают поддержку питания во время отключения электроэнергии, но защищают подключенное оборудование от помех электросети.

Розетки для телефонной линии, витой пары . Высоковольтные импульсы могут передаваться не только непосредственно по электрическому силовому кабелю, но и в случае различных аварий и поломок - и по телефонному кабелю, и по витой паре. Для защиты телефонного, сетевого и компьютерного оборудования некоторые производители предусматривают специальные разъемы, (вход/выход), куда можно подсоединить телефонную или интернет-линию.

Продолжение - в следующей статье.

сайт

В настоящее время немногих из нас полностью устраивает качество электроэнергии в своём доме – наверное, каждому знакома ситуация, когда неожиданно полностью пропадает или «мигает» свет в квартире (доме). В результате таких «миганий» или вследствие просадки сети по напряжению очень часто пропадают несохранённые данные в системном блоке компьютера, а то и сама оргтехника выходит из строя, останавливаются циркуляционные насосы, что приводит к остановке работы отопительных котлов и т. д.

Не вызовет сомнения ни у кого, что источник бесперебойного питания (ИБП) в таких ситуациях бывает просто необходим, однако, очень важен правильный выбор ИБП, т. к. неправильно подобранный по своим рабочим характеристикам «бесперебойник», может лишь ухудшить ситуацию и попросту вывести вашу бытовую технику из строя.

Существует три основных типа ИБП, поэтому, при выборе его прежде всего следует определиться для каких, собственно, устройств приобретается ИБП от чего вы его хотите защитить. Вот основные и наиболее частые проблемы электропитания:

Основные типы ИБП:

ИБП типа Off-Line (он-же backup, stand-by или in-line): этот ИБП резервного типа относится к пассивным источникам бесперебойного питания и работает по следующей схеме:

При нормальном режиме электропитание с такого ИБП на устройство поступает из внешней сети через его фильтр, в случае, когда это внешнее напряжение пропадает полностью или значения его параметров выходят границы допустимых происходит переключение электропитания на автономный режим. Питающее напряжение нагрузки в этом случае идёт с накопителя (аккумулятора постоянного тока) через инвертор, преобразующий его в переменный.

Ввиду простоты схемы и исполнения, главным достоинством ИБП такого типа, прежде всего является, конечно, относительно невысокая стоимость. Из недостатков стоит отметить длительность времени переключения на питание от накопителя (~4 мс) и отсутствие стабилизации напряжения и частоты в нормальном режиме.

Применять ИБП такого типа стоит для резервного питания оргтехники с относительно хорошей внешней сетью ~ 220 в. Помогают такие «бесперебойники» преимущественно от кратковременного пропадания напряжения в сети.

ИБП типа Line-Interactive (линейно-интерактивный) – имеет схожий принцип работы с ИБП резервного типа, но в отличие от последнего, его схема дополнена стабилизатором внешнего напряжения (автотрансформатором с переключаемыми обмотками) – бустером, обеспечивающим нормальное электропитание нагрузки при небольших скачках напряжения в сети без переключения ИБП в автономный режим и микропроцессором, управляющим переключением отводов этого автотрансформатора.

Это можно отнести к преимуществам ИБП, существенно продлевающим срок службы его аккумуляторов. К преимуществам данных устройств так-же стоит добавить и большую, по сравнению с ИБП типа Off-Line мощность – многие модели этого типа способны «держать» держать нагрузку в 10 кВт.

Однако, как и ИБП типа Off-Line, эти «бесперебойники» по многим своим показателям имеют аналогичные недостатки (время срабатывания при переключении на автономный режим, отсутствие стабилизации частоты в нормальном режиме, проникновению из внешней сети радиочастотных и электромагнитных помех).

Применение таких ИБП целесообразно для защиты компьютерных сетей с нестабильным напряжением от последствий частых отключений электроэнергии.

ИБП типа On-Line (on-line, double-conversion, «бесперебойник» с двойным преобразованием электроэнергии) – наиболее «продвинутый» и надёжный среди перечисленных тип ИБП, обеспечивающий высокий уровень качества электропитания нагрузки.

Особенность его работы заключается в двойном преобразовании входного напряжения. Входное напряжение сети преобразуется в нём выпрямителем в постоянное и далее, с помощью инвертора вновь в переменное.

Накопитель эл. энергии (аккумуляторная батарея), постоянно включен между выпрямителем и инвертором, питая его в автономном режиме. Т. е, получается, что даже при значительных отклонениях параметров сетевого напряжения, такой ИБП будет питать устройство нагрузки чистейшим синусоидальным стабилизированным напряжением.

Преимущества ИБП этого типа – это, прежде всего высокая надёжность их работы и хорошее качество напряжения электропитания нагрузки и время переключения на резервное питание от аккумуляторов, точнее его полное отсутствие.

Недостатки – сложность схемы (связано с применением в нём двойного преобразования напряжения) и исполнения и, как следствие – незначительное снижение общего КПД. Понятно, что эти ИБП имеют намного более высокую стоимость по сравнению с типами ИБП, перечисленными выше.

Использование этих ИБП должно быть оправдано: чаще всего они находят применение для резервного питания и защиты файловых серверов, телекоммуникационного оборудования, компьютерных сетей, имеющих большую мощность потребления (диапазон мощностей некоторых моделей таких ИБП превышает 100 кВт).