Какая нужна мощность ибп. Как выбрать источник бесперебойного питания (ИБП)

Источник бесперебойного питания важный элемент при построении сложных систем, где нужна гарантия безопасности от непредвиденных перебоев в энергоснабжении

Источник бесперебойного питания важный элемент при построении сложных систем, где нужна гарантия безопасности от непредвиденных перебоев в энергоснабжении и других проблем в электросети. Расскажем о том, какие критерии необходимо учесть при выборе ИБП.

Сейчас рынок забит множеством устройства отличающихся, как ценником, так и качеством. Разобраться во всем этом многообразии невероятно сложно. Если же бюджет ограничен, то нужно подходить к выбору максимально ответственно. Поэтому для начала стоит ответить себе на несколько вопросов:

Насколько ответственное оборудование вы собираетесь защищать?

Какое время автономной работы оборудования в случае пропадания напряжения будет оптимальным?

Дабы ответить на поставленные вопросы стоит разобраться с тем какие классы ИБП сейчас существуют, и определиться с основными критериями, которые нужно учитывать при выборе ИБП.

Классы ИБП

Классы, представленных на рынке ИБП, отличаются друг от друга поведением в разных режимах работы и схематикой. Выделяют:

Резервные или off-line ИБП (BackUp),
- Линейно-интерактивные ИБП (Line-interactive),
- ИБП с двойным преобразованием (on-line, double-conversion).

Off-Line ИБП считаются наиболее простыми и неприхотливыми. В нормальном режиме работы от сети электричество поступает на вход такого “бесперебойника, а после транзитом подается на основную нагрузку. При возникновении неполадок сети (перепадов и потерь напряжения) ИБП автоматически переходит на работу от аккумулятора.

Недостатки такой схемы работы - это длительное переключение питания на аккумуляторы (от 4 до 10 миллисекунд). Кроме того при работе ИБП от аккумулятора на оборудование подается не привычный для сети синус, а аппроксимированный синус.

Следующий класс источников бесперебойного питания Line-interactive не имеет кардинальных отличий от схемы Off-line. В случае аварии питание также переключается на аккумулятора, а затрачивается на это аналогичные (от 4 до 10 миллисекунд). На выходе также получается аппроксимированный синус.

Однако в ИБП этого класса на входе присутствует трансформатор, благодаря которому удается компенсировать те самые перепады напряжения. Стоит подчеркнуть, что ИБП класса Off-line и Line-interactive не предназначены для подключения ответственного оборудования.

При подключении ответственного оборудования рекомендуется использовать ИБП с двойным преобразованием (double conversion) или On-line ИБП. Работа таких источников бесперебойного питания устроена так, что входящее напряжение выправляется благодаря выпрямителю. После этого инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное. При такой схеме аккумуляторы подключены к выходу выпрямителя и входу инвертора, что обеспечивает мгновенный переход (0 миллисекунд) к работе от аккумулятора.

Помимо этого КПД определяет какое количество тепла в окружающую среду выделяет ИБП. Этот показатель важен при проектировании серверной. Например, если будет установлен ИБП небольшой мощности, то он не будет выделять много тепла. Напротив, при большой мощности “бесперебойника” в несколько десятков киловатт, тепловыделение будет большим. Чтобы избежать перегрева оборудования придется каким-то образом удалять тепло из помещения, а это дополнительные траты на мощные кондиционеры. Итог таков: чем больше коэффициент полезного действия ИБП, тем меньше будет выделяться тепло.

В качестве примера представим несколько вариантов эффективного и неэффективного использования ИБП:

В первом случае, к ИБП мощностью 800 Ватт подключили оборудование мощностью 50 Ватт. На самообеспечение ИБП использует около 70 Ватт. Рассчитываем КПД по формуле и получаем 42%.

Во втором случае, при нагрузке же в 600 Вт, коэффициент полезного действия ИБП будет значительно выше - 89%. Этот вариант более предпочтителен и эффективен.

Источник бесперебойного питания (ИБП) или Uuninterrupted Power Supply (UPS) - это электронное устройство с аккумуляторной батареей, предназначенное для кратковременного снабжения энергией персональных компьютеров, бытовой техники и прочих устройств, в случае резкого изменения или отключения напряжения в электрической сети. Ведь никому не захочется в миг потерять всю информацию независимо от того, проходите ли вы компьютерную игру, печатаете текст или работаете с кодом. В случае внезапного отключения ПК все данные могут быть безвозвратно утеряны. Не говоря уже о том, что может произойти с самим “железом”.

Мы расскажем вам о том, как сориентироваться в большом количестве продаваемых ИБП. На какие параметры обращать внимание, и как правильно выбрать источник для защиты вашей техники, дабы в случае форс-мажора сохранить себе и нервы, и деньги.

Разновидности ИБП

Самое важное, с чем вы должны определится - это то, какие из устройств вы хотите защитить. Какие проблемы с электричеством у вас есть на месте работы этих устройств - как часто бывают скачки напряжения, моргают ли лампочки. Если такие проблемы наблюдаются редко, а подключать вы собираетесь небольшое количество приборов, то рекомендуем взять ИБП с резервным источником питания . Такие устройства стоят дешево, так как они маломощные. При выходе электросети из оптимальных значений, будь то падение напряжения, либо полное его отключение - ИБП переключается на работу от встроенного АКБ и возвращается в нормальное состояние при возникновении энергии. Плюсы таких приборов в том, что они достаточно малошумные, иногда компактные, а также обладают высоким КДП и низким уровнем тепловыделения. Время переключения от сети на батарею составляет около 10 мс.

Если же скачки напряжения в районе 180-195 В и его отключение встречаются часто, то следует выбирать линейно-интерактивные ИБП . Такие устройства содержат абсолютно весь функционал резервного ИБП, отличаясь наличием стабилизатора напряжения, позволяющего регулировать напряжение на выходе сети. По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное значение между резервными и ИБП с двойным преобразованием. Время перехода от питания сети на батарею составляет около 2-4 мс.

Если вы выбираете ИБП для защиты большого количества чувствительного оборудования, например, серверных и рабочих станций, то вам необходимо обратить внимание на источник бесперебойного питания с двойным преобразованием энергии . Такая схема построения энергии выдает идеальное напряжение для сети. Подобный прибор непрерывно преобразовывает переменный ток в постоянный, регенерируя его затем снова в переменное электричество. За счет этого время перехода от питания сети до включения питания от батарей представляет нулевое значение. То есть, переход происходит мгновенно.

Фото: www.hwp.ru

Мощность

Поинтересуйтесь о технических характеристиках оборудования, которое вы планируете защитить, а именно - какова его мощность. Выбирайте источник бесперебойного питания с запасом мощности в 20-30% от планируемой нагрузки сети. К примеру, источника бесперебойного питания с мощностью в 300-500 Вт вам хватит для защиты обычного персонального компьютера. Для защиты игрового компьютера с большим монитором и некоторым количеством периферийных устройств вам понадобится ИБП с мощность 700-1500 Вт.

Если у вас все равно возникают определенные вопросы, вы всегда сможете обратится на сайты разработчиков ИБП. В которых есть специальные программы для расчёта мощности персонального компьютера исходя из ваших параметров.

Продолжительность автономной работы

Ни один ИБП не обеспечивает бесконечное время работы в условиях отсутствия электричества. После отключения электроэнергии вам достаточно стандартных 5-7 минут для безопасного сохранения и завершения работы. Компьютерный сервер может потребовать чуть больше времени. Поэтому обязательно уточните, сколько минут или часов способен работать ИБП до полной разрядки батареи. Также вы можете выбрать ИБП с возможностью подключения дополнительной батареи. В любом случае, время автономной работы указано в инструкции, либо на официальном сайте изготовителя.

Фото: www.hwp.ru

Прочие критерии выбора

• В соответствии с вашими потребностями, выбирайте ИБП либо с компьютерными розетками стандарта IEC-320-C14, либо евро-розетками стандарта CEE 7/4. Мы советуем выбирать тот прибор, у которого эти розетки скомбинированы. Ведь кто знает, потребность в защите какого прибора у вас может возникнуть завтра…
• Ещё следует убедиться в том, что замену АКБ можно произвести самостоятельно, так как срок её службы обычно составляет 3-5 лет. Если самостоятельная замена невозможна, тогда прибор придется отправлять в специализированный сервисный центр.
• Индикация тоже играет немаловажную роль. Намного приятнее наблюдать за состоянием работы системы через информативный ЖК-дисплей, нежели через светодиодные огни. Следует учитывать, что за функциональную информативность придется заплатить, когда как на бюджетных ИБП устанавливаются только светодиоды.
• Наличие портов USB позволит сохранить всю вашу работу на персональном компьютере в автоматическом режиме. Для этих целей используется специальное ПО. Очень удобно - ведь при отключении электроэнергии вас может не оказаться поблизости.
• Разъёмы для RJ11 и RJ45 защитят вашу телефонную и локальную сеть от перегрузок. Если такая опция вам нужна, не упускайте возможность ей воспользоваться. Как правило, эти разъемы имеются даже у дешевых моделей.

Распространённые ошибки покупателей

• Выбор неправильного типа ИБП запросто может привести к частой замене батареи. Дело в том, что при регулярно скачущем напряжении в сети бюджетное устройство часто переключается с на встроенную батарею, расходуя её ресурс. Вот почему в таких случаях рекомендуется покупка линейно-интерактивного ИБП.
• Перед выбором прибора правильно высчитайте суммарную мощность ваших устройств, иначе в случае перегрузки ИБП просто отключится.
• Имейте в виду, что со временем емкость АКБ снижается, уменьшая при этом время автономной работы. Вовремя меняйте батареи, чтобы в один момент вместе с электричеством у вас не отключился и ИБП.
• Вам следует знать, что источники с двойным преобразованием - достаточно шумные. Некоторые покупатели оказались этим неприятно удивлены.

В наших электрических сетях к сожалению иногда случаются перебои, и в таких ситуациях необходимо защитить дорогостоящее оборудование от перегрузок. Кроме того в таких случаях бывает важно сохранить информацию на компьютере от безвозвратной потери. Для этого существуют источники бесперебойного питания, сокращённо — ИБП. Сегодня мы с Вами поговорим о том, как выбрать хороший ИБП для компьютера, и что главное в этом устройстве. На рынке представлено огромное количество подобного оборудования, и если Вы решили почитать эту статью, значит никак не можете определиться с окончательным вариантом. Хорошие блоки питания для компьютера сегодня могут производиться по самым различным технологиям. В зависимости от того, для каких целей вы используете компьютер, и нужно выбирать данное оборудование.

Типы

Предварительно стоит поговорить об основных типах источников бесперебойного питания для компьютера, которых на рынке представлено три варианта.

Резервные

Резервные ИБП являются самыми примитивными в плане конструкции. Они отличаются тем, что реагируют на задержку сети питания в 10 мс. В этот момент переходит переключение на батарею. Такие бюджетные блоки питания для компьютера подойдут для частного домашнего использования только в том случае, если у Вас нет никаких проблем с перебоями питания. Здесь нет стабилизатора напряжения, а это означает, что при любом перебое устройство будет переключаться на батарею, что пагубно сказывается на продолжительности ее службы.

Линейно-интерактивные

Линейно-интерактивные блоки питания для компьютера решают эту проблему. В случае возникновения скачков напряжения в сети они в автоматическом режиме подстраиваются под имеющийся уровень тока. Это в значительной степени увеличивает срок эксплуатации устройства. По соотношению цена-качество импульсные блоки питания для компьютера данного типа считаются лучшими.

Онлайн

Самыми лучшими, но наиболее дорогими являются онлайн ИБП. они реагируют на падение напряжения в сети мгновенно. Принцип работы этого типа заключается в двойном преобразовании входящего электричества. Сначала выпрямитель преобразует переменное напряжение в постоянное. Потом инвертор обратно преобразует его в переменное. Но в отличие от резервных и и интерактивных компьютер и другие устройства постоянно получают энергию от онлайн, причем электричество с чистой синусоидой, выравненное по напряжению. Это устройство постоянно реагирует на изменение тока, и передает эту информацию на компьютер.

Основные параметры

Здесь мы разберемся с основными критериями приборов, которые помогут определится с выбором. Также можно будет понять какие именно параметры влияют на стоимость оборудования.

Мощность

Мощность считается одной из основных характеристик любого ИБП для компьютера. Если показатель суммарной мощности компьютера будет превышать мощность недорогого устройства для компьютера, то это может привести к выходу последнего из строя, или постоянным перезагрузкам. Обязательно обращайте внимание на этот параметр перед покупкой. Вы должны знать, какую мощность потребляет ваш персональный компьютер и все периферийные устройства, подключаемые к нему. Чтобы определить этот показатель для источников бесперебойного питания, стоит умножить имеющееся суммарное значение на 1,4. Именно такой запас по мощности и необходим для данного устройства.

Время автономной работы

Этот параметр у большинства бюджетных ИБП для компьютера приблизительно одинаков. Время автономной работы составляет приблизительно 5-8 минут. Этого зачастую достаточно для того, чтобы сохранить все приложения и завершить работу операционной системы в правильном режиме. Для тех, кто использует ресурсы своего ПК по максимуму, этого может быть и недостаточно. Благо некоторые производители предлагают модели, у которых время автономной работы увеличивается до 15-20 минут. Разумеется, можно самостоятельно увеличить емкость батареи, и сделать его лучше. Для этого производители выпускают на рынок дополнительные батареи. Путем их последовательного соединения можно добиться требуемых временных характеристик.

Программное обеспечение

Многие современные лучшие ИБП для компьютера поставляются со специальными программами, позволяющими сохранять файлы статистики работы устройства. Если человека нет дома, то оборудование самостоятельно сохранит всю рабочую информацию на жестком диске. Это — весьма полезная опция, на наличие которой нужно обращать внимание при покупке.

Число разъемов

Недорогие ИБП для компьютера зачастую поставляются исключительно с разъемом для компьютера. На самом деле рядом с ним могут находиться самые разнообразные периферийные устройства. Нужно подсчитать, сколько у вас дома имеется таких устройств, и на основании этого уже делать выводы по поводу приобретения того или иного оборудования. Здесь должна так же присутствовать розетка с защитой от скачков напряжения. Не стоит забывать и о защите телефонной линии. Если этого не сделать, то модем, подключенный к ней, при перебоях с электричеством может достаточно скоро выйти из строя.

Уровень шума

На это так же стоит обращать внимание перед покупкой блока питания. Некоторые недорогие ИБП для компьютера работают достаточно громко, что может вызывать различные неприятности; к примеру, у человека могут возникать головные боли. Старайтесь не устанавливать блок питания непосредственно рядом с кроватью. Лучше даже отделить его от своего спального места перегородкой.

Индикация и средства управления

Современные лучшие ИБП для компьютера способны не только подавать звуковые сигналы в случае переключения режимов работы, но и выдавать информацию с помощью светодиодов. Это очень удобно, если есть возможность наблюдать визуально за состоянием блока. Некоторые модели способны информировать пользователя о необходимости замены батареи. Относительно недавно на рынке появилось оборудование, которое оснащено жидкокристаллическими дисплеями. Здесь может отображаться до 20 различных состояний блока. Кроме того, некоторые модели дополняются средствами управления. Они позволяют настраивать блок питания под определенный режим работы сети.

Возможность замены батареи

Сегодня на рынке можно встретить источники бесперебойного питания для компьютера, которые подразумевают замену батареи в процессе эксплуатации. Средний срок службы аккумулятора составляет приблизительно 5 лет. За это время он полностью исчерпывает свои ресурсы. Есть модели, которые подразумевают замену батареи после окончания срока ее эксплуатации. Обратите внимание именно на них перед покупкой, ведь лучше купить аккумулятор чем новый ИБП, и такие устройства в дальнейшем сэкономят ваши деньги.

Производители

Сегодня на рынке можно встретить различные как дорогие, так и недорогие ИБП для компьютера. Производителей подобной техники достаточно много. Самыми лучшими считаются компании — APC, FSP, Ippon.

Рейтинг лучших ИБП для компьютера

Итак, уважаемые читатели, мы рассмотрели основные типы и параметры источников бесперебойного питания. Теперь каждый из Вас знает о том, как выбрать ИБП для компьютера, и на какие характеристики в первую очередь нужно смотреть при выборе. А теперь предлагаем Вашему вниманию небольшой рейтинг лучших ИБП средней ценовой категории, составленный на основе мнений экспертов.

APC by Schneider Electric Smart-UPS 1000VA LCD 230V

Импульсный интерактивный блок питания — APC by Schneider Electric Smart-UPS 1000VA LCD 230V имеет входное напряжение — 160 — 286 В, входную частоту — 47 — 63 Гц, и выходную частоту — 47 — 53 Гц. Аппарат с ЖК-дисплеем имеет звуковую сигнализацию, USB-интерфейс и слот для дополнительных интерфейсов. Выходная мощность аппарата — 650 Вт, время работы при полной нагрузке — 6 мин, при половинной нагрузке — 20,6 мин. Устройство оснащено 8-ю выходными разъёмами питания компьютерного типа — IEC 320 C13. Батарея блока питания заряжается за 3 часа. Есть возможность замены батареи в процессе эксплуатации ИБП.

IPPON Smart Winner 1000

Современный высококачественный импульсный интерактивный блок питания — Ippon Smart Winner 1000 имеет входное напряжение — 161 — 276 В. Выходная мощность аппарата — 650 Вт, время работы при полной нагрузке — 5 мин. У аппарата есть полный комплект кабелей и возможность монтажа в 19-ти дюймовую стойку. На задней панели блока размещён USB-разъём и слот — RS-232. Устройство оснащено 6-ю выходными разъёмами питания компьютерного типа — IEC 320 C13. Батарея ИБП заряжается за 3 часа. Радиаторы блока питания продуваются высокотехнологичным вентилятором от фирмы — SUNON. Информация о процессах выводится через светодиодные индикаторы, и звуковую сигнализацию. Аппарат с функцией холодного старта оснащён защитой телефонной линии, локальной сети и защитой от перегрузки.

INELT Power Station POWER 1500

Импульсный интерактивный блок питания — INELT Smart Station POWER 1500 имеет входное напряжение — 170 — 280 В, и входную частоту — 45 — 65 Гц. Аппарат со светодиодными индикаторами имеет звуковую сигнализацию, интерфейс USB или RS-232 опционно. Выходная мощность аппарата — 900 Вт, есть опция холодного старта. Устройство оснащено 6-ю выходными разъёмами питания компьютерного типа — IEC 320 C13. Батарея блока питания заряжается за 12 часов. Есть возможность замены батареи в процессе эксплуатации ИБП. Аппарат с функцией фильтрации помех имеет защиту локальной сети, защиту телефонной линии, а также защиту от высоковольтных импульсов.

Ippon Back Power Pro 800 New

Импульсный интерактивный блок питания — Ippon Back Power Pro 800 New имеет входное напряжение — 162 — 268 В, и выходную мощность — 480 Вт. Аппарат со светодиодными индикаторами имеет звуковую сигнализацию, функцию холодного старта и USB-интерфейс. Устройство оснащено 3-мя выходными разъёмами питания компьютерного типа — IEC 320 C13. Батарея блока питания заряжается за 6 часов. Есть возможность замены батареи в процессе эксплуатации ИБП. Аппарат с функцией фильтрации помех имеет защиту локальной сети, защиту телефонной линии, а также защиту от высоковольтных импульсов.

IPPON Back Comfo Pro 800 New

Импульсный интерактивный блок питания — Ippon Back Comfo Pro 800 New имеет входное напряжение — 162 — 268 В, и входную частоту — 45 — 65 Гц. Аппарат со светодиодными индикаторами имеет звуковую сигнализацию, интерфейсы USB и RS-232. Выходная мощность аппарата — 420 Вт, есть опция холодного старта. Устройство оснащено 8-ю выходными разъёмами питания компьютерного типа -CEE 7 (евро-розетка). Батарея блока питания заряжается за 8 часов. Есть возможность замены батареи в процессе эксплуатации ИБП. Аппарат с функцией фильтрации помех имеет защиту локальной сети, защиту телефонной линии, а также защиту от высоковольтных импульсов. Кроме того, есть защита от короткого замыкания и автоматический предохранитель.

По мере своего развития цивилизация начинает потреблять все больше энергии, в частности, электрической — станки, заводы, электронасосы, фонари на улицах, лампы в квартирах… Появление радио, телевизоров, телефонов, компьютеров дало человечеству возможность ускорить обмен информацией, однако, еще сильнее привязало его к источникам электроэнергии, поскольку теперь, во многих случаях, пропадание электричества равносильно потере канала доставки информационного потока. Наиболее критична такая ситуация для ряда наиболее современных отраслей, в частности, там, где основным инструментом производства являются компьютерные сети.

Давно подсчитано, что через пару-тройку месяцев работы стоимость информации, хранящейся на компьютере, превышает стоимость самого ПК. Уже давно информация стала разновидностью товара — ее создают, оценивают, продают, покупают, накапливают, преобразуют… и порой теряют по самым разнообразным причинам. Разумеется, до половины проблем, связанных с потерей информации, возникает из-за программных или аппаратных сбоев компьютерами. Во всех остальных случаях, как правило, проблемы связаны с некачественным электроснабжением компьютера.

Обеспечение качественного питания компонентов ПК — залог стабильной работы любой компьютерной системы. От формы и качественных характеристик сетевого питания, от удачного выбора компонентов питания порой зависит судьба целых месяцев работы. Исходя из этих соображений, была разработана изложенная ниже методика исследования, призванная в дальнейшем стать основой тестирования качественных характеристик бесперебойных блоков питания.

1. Положения ГОСТ
2. Классификация ИБП (описание, схема)
   • Оффлайновые
   • Линейно-интерактивные
   • Онлайновые
   • Основные типы по мощностям
3. Физика
   • a. Виды мощности, формулы расчета:
     • Мгновенная
     • Активная
     • Реактивная
     • Полная
4. Тестирование:
   • Цель тестирования
   • Общий план проведения
   • Параметры для проверки
5. Оборудование, использованное при тестировании
6. Библиография

Положения ГОСТ

Все, что связано с электрическими сетями, в России регламентируется положениями ГОСТ 13109-97 (принят Межгосударственным Советом по стандартизации, метрологии и сертификации взамен ГОСТ 13109-87). Нормативы этого документа полностью соответствуют международным стандартам МЭК 861, МЭК 1000-3-2, МЭК 1000-3-3, МЭК 1000-4-1 и публикациям МЭК 1000-2-1, МЭК 1000-2-2 в части уровней электромагнитной совместимости в системах электроснабжения и методов измерения электромагнитных помех.

Стандартными показателями для электросетей в России, установленными ГОСТ, являются следующие характеристики:

• напряжение питания — 220 В±10%
• частота — 50±1 Гц
• коэффициент нелинейных искажений формы напряжения — менее 8% в течение длительного времени и 12% — кратковременно

Оговорены в документе и типичные проблемы электроснабжения. Чаще всего нам приходится сталкиваться со следующими из них:

• Полное пропадание напряжения в сети (отсутствие напряжения в сети на время более 40 секунд из-за нарушений в линиях подачи электроэнергии)
• Проседания (кратковременное снижение напряжения в сети до величины менее 80% от номинального значения на время более 1 периода (1/50 секунды) являются следствием включения мощных нагрузок, внешне проявляется как мерцание ламп освещения) и всплески (кратковременные повышения напряжения в сети на величину более 110 % от номинального на время более 1 периода (1/50 секунды); появляются при отключении большой нагрузки, внешне проявляются как мерцание ламп освещения) напряжения разной продолжительности (характерно для больших городов)
• Высокочастотный шум — радиочастотные помехи электромагнитного или другого происхождения, результат работы мощных высокочастотных устройств, коммуникационных устройств
• Отклонение частоты за пределы допустимых значений
• Высоковольтные выбросы — кратковременные импульсы напряжения величиной до 6000В и длительностью до 10 мс; появляются при грозах, как результат статического электричества, из-за искрения переключателей, внешних проявлений не имеют
• Выбег частоты — изменение частоты на 3 и более Гц от номинального (50 Гц), появляются при нестабильной работе источника электроэнергии, внешне могут и не проявляться.

Все эти факторы могут привести к выходу из строя достаточно «тонкой» электроники, и, как это часто бывает, к потере данных. Впрочем, люди давно научились защищаться: фильтры сетевого напряжения, «гасящие» скачки, дизель-генераторы, обеспечивающие подачу электроэнергии системам при пропадании напряжения в «глобальном масштабе», наконец, источники бесперебойного питания — основной инструмент защиты персональных ПК, серверов, мини-АТС и др. Как раз о последней категории устройств и пойдет речь.
Классификация ИБП

«Разделять» ИБП можно по разным признакам, в частности, по мощности (или сфере применения) и по типу действия (архитектуре/устройству). Оба этих метода тесно связаны друг с другом. По мощности ИБП делятся на

1. Источники бесперебойного питания малой мощности (с полной мощностью 300, 450, 700, 1000, 1500 ВА, до 3000 ВА — включая и on-line)
2. Малой и средней мощности (c полной мощностью 3–5 кВА)
3. Средней мощности (с полной мощностью 5–10 кВА)
4. Большой мощности (с полной мощностью 10–1000 кВА)

Исходя из принципа действия устройств, в литературе в настоящее время используется два типа классификации источников бесперебойного питания. Согласно первому типу, ИБП делятся на две категории: on-line и off-line , которые, в свою очередь, делятся на резервные и линейно-интерактивные .

Согласно второму типу, ИБП делятся на три категории: резервные (off-line или standby), линейно-интерактивные (line-interactive) и ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line).

Мы будем пользоваться вторым типом классификации.

Рассмотрим для начала разницу типов ИБП. Источники резервного типа выполнены по схеме с коммутирующим устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней питающей сети, а в аварийном — переводит ее на питание от аккумуляторных батарей. Достоинством ИБП такого типа можно считать его простоту, недостатком — ненулевое время переключения на питание от аккумуляторов (около 4 мс).

Линейно-интерактивные ИБП выполнены по схеме с коммутирующим устройством, дополненной стабилизатором входного напряжения на основе автотрансформатора с переключаемыми обмотками. Основное преимущество таких устройств — защита нагрузки от повышенного или пониженного напряжения без перехода в аварийный режим. Недостатком таких устройств также является ненулевое (около 4 мс) время переключения на аккумуляторы.

ИБП с двойным преобразованием напряжения отличается тем, что в нем поступающее на вход переменное напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянное, а затем — с помощью инвертора — снова в переменное. Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и входу инвертора и питает его в аварийном режиме. Таким образом, достигается достаточно высокая стабильность выходного напряжения независимо от колебаний напряжения на входе. Кроме того, эффективно подавляются помехи и возмущения, которыми изобилует питающая сеть.

Практически, ИБП данного класса при подключении к сети переменного тока ведут себя как линейная нагрузка. Плюсом данной конструкции можно считать нулевое время переключения на питание от аккумуляторов, минусом — снижение КПД за счет потерь при двукратном преобразовании напряжения.

Физика

Во всех справочниках по электротехнике различаются четыре вида мощности: мгновенная , активная , реактивная и полная . Мгновенная мощность вычисляется как произведение мгновенного значения напряжения и мгновенного значения тока для произвольно выбранного момента времени, то есть

Так как в цепи с сопротивлением r u=ir, то

Средняя за период мощность P рассматриваемой цепи равна постоянной слагающей мгновенной мощности

Среднюю за период мощность переменного тока называют активной . Единица активной мощности вольт-ампер называется ватт (Вт).

Соответственно и сопротивление r называют активным. Так как U=Ir, то

Обычно именно активную мощность понимают под потребляемой мощностью устройства.

Реактивная мощность — величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля. Для синусоидального тока равна произведению действующих тока и напряжения на синус угла сдвига фазы между ними.

Полная мощность — потребляемая нагрузкой суммарная мощность (учитываются как активная, так и реактивная ее составляющие). Вычисляется как произведение среднеквадратичных значений входного тока и напряжения. Единица измерения — ВА (вольт-ампер). Для синусоидального тока равна

Практически на любом электрическом приборе находится этикетка с указанием либо полной мощности устройства, либо активной мощности.
Тестирование

Основная цель тестирования — продемонстрировать поведение тестируемых ИБП в реальных условиях, дать представление о дополнительных характеристиках, которые не находят отражения в общей документации на устройства, на практике определить влияние различных факторов на работу ИБП и, возможно, помочь определиться с выбором того или иного источника бесперебойного питания.

Несмотря на то, что рекомендаций по выбору ИБП в настоящее время существует великое множество, в ходе тестирования мы рассчитываем, во-первых, рассмотреть ряд дополнительных параметров, которыми стоит поинтересоваться перед покупкой оборудования, во-вторых, по необходимости скорректировать набор выбранных методов и параметров тестирования и выработать базу для будущего анализа всего тракта питания систем.

Общий план проведения тестирования выглядит следующим образом:

• Указание класса устройства
• Указание заявленных производителем характеристик
• Описание комплектности поставки (наличие руководства, дополнительных шнуров, ПО)
• Краткое описание внешнего вида ИБП (функции, вынесенные на контрольную панель и перечень разъемов)
• Тип аккумуляторов (с указанием емкости аккумуляторов, обслуживаемые/необслуживаемые, наименование, возможно — взаимозаменяемость, возможность подключения дополнительных аккумуляторных блоков)
• «Энергетическая» составляющая тестов

В процессе тестирования планируется проверить следующие параметры:

• Диапазон входного напряжения, при котором ИБП работает от сети, не переключаясь на аккумуляторы. Больший диапазон входного напряжения уменьшает количество переходов ИБП на батарею и увеличивает срок ее службы
• Время переключения на питание от аккумулятора. Чем меньше время переключения, тем меньше риск выхода из строя нагрузки (устройства, подключенного через ИБП). Длительность и характер процесса переключения во многом определяют возможность нормального продолжения работы оборудования. Для компьютерной нагрузки допустимое время прерывания питания 20-40 мс.
• Осциллограмма переключения на аккумулятор
• Время переключения с аккумулятора на внешнее питание
• Осциллограмма переключения с аккумулятора на внешнее питание
• Время работы в автономном режиме. Этот параметр определяется исключительно емкостью батарей, установленных в ИБП, которая, в свою очередь, увеличивается при росте максимальной выходной мощности ИБП. Для обеспечения автономным питанием двух современных компьютеров SOHO типичной конфигурации в течение 15-20 мин, максимальная выходная мощность ИБП должна быть порядка 600-700 ВА.
• Параметры выходного напряжения при работе от батарей
• Форма импульса в начале разряда аккумулятора
• Форма импульса в конце разряда аккумулятора
• Диапазон выходного напряжения ИБП при изменении входного напряжения. Чем этот диапазон уже, тем меньше влияние изменения входного напряжения на питаемую нагрузку
• Стабилизация выходного напряжения
• Фильтрация выходного напряжения (если она есть)
• Поведение ИБП при перегрузке на выходе
• Поведение ИБП при пропадании нагрузки
• Вычисление КПД ИБП. Определяется как отношение выходной мощности устройства к потребляемой мощности от источника питания
• Коэффициент нелинейных искажений, характеризующий степень отличия формы напряжения или тока от синусоидальной
  • 0% — синусоида
  • 3% — искажения не заметны на глаз
  • 5% — искажения заметны глазом
  • до 21% — трапецеидальная или ступенчатая форма сигнала
  • 43% — сигнал имеет прямоугольную форму

Оборудование

При тестировании мы будем пользоваться не реальными рабочими станциями и серверами, а эквивалентными нагрузками, которые имеют стабильный характер потребления и коэффициент использования мощности, близкий к 1. В качестве основного оборудования, которое будет использоваться при проведении тестирований, в настоящее время рассматривается следующий комплект:

Библиография

1. ГОСТ 721-77 Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В
2. ГОСТ 19431-84 Энергетика и электрификация. Термины и определения
3. ГОСТ 21128-83 Системы энергоснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В
4. ГОСТ 30372-95 Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения
5. Теоретическая электротехника, изд. 9-е, исправленное, М.-Л., издательство "Энергия", 1965
6. Рекламные материалы компании
7. Интернет-ресурс

Вспомним кое-что из физики

При оценке мощности, потребляемой нагрузкой, следует учитывать полную мощность. Полная мощность (единица измерения ВА – вольт-ампер) - это вся мощность, потребляемая электроприбором. Она складывается из активной (единица измерения "Вт" - Ватт) и реактивной (единица измерения ВАР – вольт-ампер реактивный) составляющих мощности. Потребители электроэнергии зачастую имеют как активную, так и реактивную составляющие.

. У этого вида нагрузки вся потребляемая энергия преобразуется в тепло. У целого ряда устройств данная составляющая является основной. К ним относятся, например, электроплиты, осветительные лампы, электрообогреватели, утюги, ТЭНы и т. д.

Реактивные нагрузки . Практически все остальное. Они могут носить индуктивный и емкостной характер. Типичный представитель электроустройства, имеющего индуктивную составляющую нагрузки - электродвигатель. Полная мощность (Р) и активная мощность (Ра) связаны между собой коэффициентом cosФ.

Ра = cosФ х P

В чем же заключается методика подсчета мощности электропотребителей?

Для того, чтобы сделать оптимальный выбор модели ИБП по критерию необходимой мощности, нужно рассчитать суммарную мощность, потребляемую Вашей нагрузкой. Под нагрузкой, в данном случае, подразумеваются все электроприборы, находящиеся в Вашем доме (офисе, квартире, производственном помещении), подлежащие защите.

Мощность, потребляемую конкретным устройством, лучше всего определить по паспорту или инструкции по эксплуатации на это изделие. Иногда потребляемая мощность и коэффициент cosФ указываются на задней стенке прибора или устройства. Следует учесть, что величина мощности в документах на разные приборы может быть указана либо в ваттах, либо в вольт-амперах. В целях избежания ошибок при расчетах мощности устройств суммируем отдельно по каждой единице измерения в две колонки.

1. перечислим все электропотребители, подлежащие защите;
2. просуммируем их мощности как указывалось выше;
3. приведем полученные результаты к одной единице измерения мощности (лучше в вольт-амперах). Для этого:

   Если в паспорте указана активная мощность и коэффициент cosФ, то легко пересчитать ее в полную мощность. Для этого активную мощность в "Вт" нужно разделить на cosФ. Например, если на изделии написано, что активная мощность составляет 700 Вт и cosФ = 0,7, то это означает, что потребляемая полная мощность будет равна 700/0,7=1000 ВА. Если cosФ не указан, то для примерного расчета примем его равным 0,7.

Рассчитанную таким образом мощность следует сложить с суммой мощностей по другой колонке (просуммированной в ВА).

Примечание : для электроприборов, имеющих только активную нагрузку, коэффициент cosФ принимаем равным 1.

Следует учесть еще один крайне важный момент - пусковые токи. Любой электродвигатель (компрессор) в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в номинальном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, (например: погружной насос, холодильник, дрель), его паспортную потребляемую мощность необходимо умножить, как минимум, на 3 (лучше на 5) во избежание перегрузки стабилизатора или ИБП в момент включения устройства. Внесите эти коррективы в Ваши расчеты.

Итак, мощность подсчитана.

Однако учтем еще два момента.

1. В жизни практически не бывает случаев, когда одновременно работает абсолютно вся нагрузка. В самом деле, если Вы встречаете гостей, то вряд ли в это время стирается белье, днем освещение не включается и т. д. На практике существует такое понятие как "коэффициент одновременного включения". Таким образом, посчитанную величину можно уменьшить (т.е. умножить примерно на коэффициент 0,3-0,5).
2. С другой стороны недопустимо, чтобы работал в режиме полной загрузки. Для создания "щадящего" режима работы полученную в результате предыдущих расчетов мощность желательно увеличить примерно на 10-15%. Этим Вы увеличиваете срок службы техники, повышаете надежность и создаете себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

Искомая цифра найдена. Теперь, основываясь на конкретных примерах, выберем ИБП.

Для облегчения задачи определения мощности можно привести таблицу с примерными данными потребления элетроэнергии бытовой техники.

• Холодильник – до 1 кВт
• Телевизор - 0,08 кВт
• Стиральная машина - 1,5 кВт
• Электрочайник - 2 кВт
• Пылесос – 0,8 кВт
• Утюг - 1 кВт
• Микроволновая печь - 1 кВт
• Освещение (лампы накаливания – 1 шт.) – 0,06 кВт.
• Компьютеры и мониторы:

Мощность потребления современных мониторов CRT

• 15" 70-100 Вт
• 17" 90-110 Вт
• 19" 100-150 Вт
• 22" 110-180 Вт

Мощность потребления современных мониторов LCD

• 15" - 25-45 Вт
• 17" - 35-50 Вт
• 19" - 40-60 Вт