Стабильность работы компьютеров и многих других устройств - как бытовых, так и тех, что применяются на производстве, - зависит от того, будет ли бесперебойным питание от электросети, к которой подключены девайсы. В случае если электричество подается со сбоями, может возникнуть ситуация, в которой не обойтись без ИБП. В чем заключается предназначение данных девайсов? Исходя из каких критериев следует выбирать источники бесперебойного питания для ПК и других видов техники?

Стоит ли покупать ИБП?

Прежде чем рассматривать то, как выбрать ИБП, полезно определиться, имеет ли смысл в принципе приобретать источник бесперебойного питания. Так, если речь идет о необходимости лишь стабилизировать напряжение в сети, то для этого могут использоваться иные, более доступные по цене устройства — например, специальные сетевые фильтры.

Но если есть потребность в обеспечении функционирования девайса при перебоях с подачей электричества, то без ИБП уже не обойтись. Конечно, если устройство имеет надежный встроенный аккумулятор — необходимость в источнике бесперебойного питания и в этом случае может отсутствовать.

Закупки ИБП — значимая статья расходов на крупных предприятиях. При этом перед менеджерами могут стоять самые разные вопросы: как подобрать оптимальный источник бесперебойного питания, какой аккумулятор выбрать для ИБП для компьютера, промышленного устройства, элемента отопительной инфраструктуры.

Классификация ИБП

В соответствии с распространенным в среде специалистов подходом, ИБП классифицируются на следующие основные типы:

Резервные;

Линейно-интерактивные;

ИБП класса online.

Рассмотрим их особенности подробнее.

Резервные ИБП

Резервные ИБП рассчитаны на применение главным образом в тех случаях, когда устройство, которое питается от электророзетки, необходимо поддерживать в функциональном состоянии при регулярных Данного ИБП достаточно, в частности, для обеспечения работы компьютера — например, если нужно, пока нет электричества, сохранить файл или завершить игру. Многие специалисты советуют пользователям, которые думают над тем, как выбрать ИБП, обращать внимание на особенность многих моделей устройств соответствующего типа: в них отсутствуют стабилизирующие элементы. Это означает, что при переходе компьютера на резервное питание появляется небольшой перерыв в подаче электричества.

Линейно-интерактивные ИБП

Линейно-интерактивные ИБП характеризуются высокой устойчивостью к перепадам напряжения. К которым, в свою очередь, чувствительны резервные устройства. Линейно-интерактивные девайсы имеют ряд особенностей, их также следует учитывать, рассматривая вопрос, как выбрать ИБП. Так, данные устройства могут формировать сетевые помехи, которые попадают в сеть общего пользования. Кроме того, соответствующего типа девайсы характеризуются довольно высокой шумностью, что делает затруднительным их размещение в жилых помещениях. Но, так или иначе, основное их преимущество — устойчивость к перепадам напряжения, делает соответствующие ИБП востребованными.

ИБП класса online

ИБП типа online имеют, как считают специалисты, самую высокую устойчивость к скачкам напряжения. Кроме того, они не создают сетевых помех. Таким образом, у них нет недостатков, характеризующих иные типы ИБП, рассмотренные нами выше. Однако и стоят соответствующие девайсы существенно дороже. Кроме того, следует иметь в виду, что они в ряде случаев уступают резервным и линейно-интерактивным по энергоэффективности.

Существуют и иные критерии классификации рассматриваемых устройств. Во многих случаях вопрос — как выбрать ИБП, следует рассматривать в контексте, прежде всего, оборудования, для которого покупается соответствующее устройство. Так, характеристики ИБП, адаптированного для ПК, могут существенно отличаться от тех, что имеет девайс, предназначенный, к примеру, для подключения к газовому котлу. Дело в том, что данное устройство призвано обеспечивать функционирование соответствующего оборудования как сложного инфраструктурного компонента системы теплоснабжения.

Поэтому ИБП газовых котлов выбрать исходя из этой особенности может быть непросто: в частности, потребуется детальное изучение показателей мощности девайсов, их совместимости с конкретными типами технологической инфраструктуры.

Мощность ИБП как критерий выбора устройства

Таким образом, мощность — один из ключевых критериев выбора источника бесперебойного питания. Измеряется она в вольт-амперах или VA. При необходимости их можно перевести в ватты. Для этого показатель в вольт-амперах нужно умножить на 0,6.

Требуемая величина мощности ИБП зависит от устройства, к которому предполагается его подключить. Например, если стоит вопрос о том, как выбрать ИБП для компьютера, то стоит ориентироваться на источник бесперебойного питания с мощностью не менее 500 вольт-ампер. Устройство, предназначенное для обеспечения функционирования газового котла, должно иметь несопоставимо большую мощность. В свою очередь, если нужен ИБП для холодильника - как выбрать его, конечно, всегда могут подсказать консультанты при приобретении соответствующего типа техники, но покупателю следует иметь ориентиры по параметрам рассматриваемого девайса — то его мощность будет ближе к той, что характеризует все же ИБП для ПК.

Следующий важнейший критерий выбора устройства — длительность его автономной работы при отсутствии электричества.

Длительность автономной работы

Рассматриваемый параметр чаще всего выражается в минутах, иногда — в часах. Если стоит вопрос — как выбрать ИБП для дома, то можно обратить внимание на те решения, что обеспечивают бесперебойную подачу электричества в течение примерно 5-7 минут. Как правило, этого времени достаточно для того, чтобы произвести необходимые операции с компьютером. Однако если рассматривать холодильник, то потребуется, очевидно, существенно более длительная автономная работа устройства. В принципе, отключение холодильника на 5-7 минут не критично, и в этом случае даже ИБП к нему подключать не обязательно. Но если подобные отключения регулярны или же существенно более длительны, то источник бесперебойного питания понадобится, и он должен работать ощутимо дольше указанного времени — например, порядка 20 минут.

Следующий важнейший критерий выбора ИБП — количество устройств, которые можно подключать к соответствующему устройству.

Выбираем ИБП: количество подключаемых устройств

Источники чаще всего оснащаются количеством розеток от 1 до 8. Какой ИБП выбрать, рассматривая устройства с разным количеством розеток?

Ответ здесь не всегда будет очевидным. Дело в том, что эксперты советуют обращать внимание не только на данный показатель, но и на качественные характеристики розеток. Так, в их числе могут быть те, что имеют повышенную защищенность от помех в электрической сети, а могут быть и обычные. Если ИБП выбирается для компьютера, то можно купить устройство, имеющее порядка 4-6 розеток, и при этом среди них необязательно иметь те, что защищены от перепадов. ИБП для более мощных устройств уже может потребовать специальных розеток.

Особенности электрической сети как критерий выбора ИБП

Следующий важнейший критерий выбора ИБП — особенности электросети, функционирующей в здании или помещении, в которых инсталлируются источники бесперебойного питания. Так, в случае если сеть работает без сбоев, то, вероятно, у пользователя не будет необходимости закупать дорогостоящие девайсы, которые обладают соответствующей защищенностью.

Выбор ИБП: нюансы

Рассмотрим ряд нюансов, характеризующих выбор источника бесперебойного питания.

Желательно, чтобы ИБП обеспечивал переключение устройства на питание аккумулятора не более, чем за 10 миллисекунд. Только в этом случае компьютер продолжит полноценно функционировать — например, в режиме запуска игры или редактирования документа. Но стоит отметить, что большинство современных моделей резервных источников бесперебойного питания соответствуют данному критерию.

Правда, если перебои в напряжении будут слишком частыми, то аккумулятор, установленный в ИБП, может испытывать чрезмерную нагрузку. В этом случае довольно скоро пользователю может потребоваться решать другую задачу — как выбрать батарею для ИБП, стоимость которой не всегда бывает доступной. В этом случае может быть целесообразно рассмотреть возможность покупки линейно-интерактивного ИБП. Данные девайсы обычно оснащаются регулятором напряжения, который работает в автоматическом режиме. Соответствующего типа источник бесперебойного питания может, осуществляя перевод устройства, к которому он отключен, на аккумулятор, осуществлять корректировку выходного напряжения если напряжение в сети увеличится или снизится.

В свою очередь, если нужно обеспечить максимально высокую устойчивость системы к появлению проблем в сети, лучше ориентироваться на более дорогостоящие, но в то же время технологичные ИБП типа online.

Выбор ИБП по мощности: нюансы

Выбрать мощность ИБП, оптимальную для обеспечения работы устройства — задача, решение которой также характеризуется рядом нюансов.

Так, эксперты советуют приобретать источники бесперебойного питания, имеющие мощность примерно на 30% выше, чем у девайса, к которому предполагается подключить ИБП. В случае с компьютерами это обусловлено тем, что ПК иногда выходят на мощность существенно более высокую, чем та, что соответствует средней нагрузке на устройство — например, по причине активного использования процессора.

Вполне может оказаться так, что пользователю может потребоваться установить в системный блок компьютера более мощный аппаратный компонент — например, систему охлаждения или видеокарту. Данное обновление аппаратной составляющей может существенно повысить общую мощность системы, подключенной к источнику бесперебойного питания.

Еще один критерий, который следует учитывать, если решается вопрос о том, как выбрать ИБП для компьютера по мощности, это количество дополнительных устройств, которые предполагается задействовать одновременно с ПК в автономном режиме. Так, например, таковым может быть принтер: вполне возможно, что при обесточивании компьютера пользователю потребуется не только сохранить, но и распечатать документ. Если принтер будет работать одновременно с ПК, особенно если речь идет о распечатке большого количества страниц подряд, то общая мощность системы может подскочить на порядок. Здесь-то и пригодится указанный резерв источника бесперебойного питания.

Выбор ИБП по времени автономной работы: нюансы

Как правило, для сохранения документов и даже завершения ключевых операций с программами, пользователю достаточно порядка 5 минут. Поэтому если объективно не стоит задача в проведении работы с файлами, которая требует большого количества времени, то и незачем покупать источники бесперебойного питания, обеспечивающие автономность работы в указанные выше 20 минут и больше. При этом вполне можно выбрать хороший ИБП, пусть и не рассчитанный на долгую автономную работу, по весьма демократичной цене, от брендового производителя.

Выбор ИБП: программное обеспечение

Другой примечательный критерий, в соответствии с которым может выбираться источник бесперебойного питания — оснащенность данного девайса функциональным программным обеспечением. Дело в том, что ситуации, в которых чаще всего у пользователей возникает необходимость в задействовании ИБП, довольно типичны. В случае если устройство, к которому подключается источник бесперебойного питания — ПК, то его срабатывание, как правило, сопровождается необходимостью оперативно сохранять файлы. Многие производители соответствующих девайсов внедряют подобные алгоритмы защиты данных на уровне встроенного ПО.

Преимущества подобных решений может заключаться в том, что файлы сохранятся, в соответствии с программой, даже в том случае, если пользователь по каким-либо причинам не будет находиться за компьютером. Во многих случаях ИБП также оснащаются не только розетками, но и разъемами для подключения периферийных девайсов — например, тех, что питаются от USB-кабеля. Некоторые источники бесперебойного питания адаптированы к защите сетевого оборудования и иных девайсов, функционирующих с использованием технологичных интерфейсов.

Выбор ИБП: средства управления

Еще один важный критерий, на который можно ориентироваться, рассматривая вопрос о том, какой ИБП выбрать — удобство управления девайсом. У пользователя не должно возникать в принципе особых сложностей в приведении устройства в оперативную готовность, а при необходимости — в отключении его, замене аккумулятора, проведении простейшей диагностики. Многие устройства соответствующего типа оснащены довольно информативными встроенными дисплеями, на которых могут отражаться различные параметры работы девайса. Например — уровень напряжения в сети, система.

Кроме того, производители также могут поставлять на рынок и специализированное ПО, которое позволит пользователю получать те же самые данные, а также многие другие — непосредственно на экран ПК. И это будет еще одним аспектом удобства управления девайсом, на который можно обратить внимание при выборе оптимальной модели источника бесперебойного питания.

Выбор ИБП: замена батарей

Важный, как считают многие специалисты, критерий выбора ИБП — наличие возможности поменять в нем аккумуляторы. Бывает так, что у пользователя возникает необходимость оперативной замены батареи. Например, если в сети очень часто наблюдаются скачки напряжения, в то время как устройство может быть не рассчитано на эксплуатацию в таких условиях. Поэтому желательно, чтобы у владельца техники, к которой подключается источник бесперебойного питания, была возможность относительно легко закупить в среднем по ассортименту компьютерном магазине и установить в ИБП новые аккумуляторы.

Выбор ИБП: производители

Итак, как правильно выбрать ИБП, мы теперь знаем. Но многие пользователи принимают решения о покупке соответствующих девайсов, ориентируясь на производителя. К самым популярным брендам, выпускающим источники бесперебойного питания, можно отнести:

Каждый из указанных производителей выпускает конкурентоспособную и востребованную технику - отзывы экспертов и пользователей могут подтверждать это. Основываясь на мнениях, присутствующих на тематических порталах, сложно объективно выявить лучшие и худшие образцы ИБП. Так или иначе, ориентируясь на эти бренды, в большинстве случаев пользователь сможет найти устройство, подходящее как по функциональности, так и по стоимости.

Источник бесперебойного электропитания (ИБП) - это автоматическое устройство, основная функция которого - питание подключенной нагрузки за счёт энергии аккумуляторных батарей при пропадании сетевого напряжения или выхода его параметров (напряжение, частота) за допустимые пределы. Кроме этого, некоторые ИБП могут корректировать параметры электропитания при работе от электрической сети, т.е. выполнять функции фильтра и стабилизатора.

В данной статье выбор ИБП иллюстрируется на примере продукции компании APC (American Power Conversion), основанной в 1981 году тремя инженерами-электротехниками, закончившими Массачусетский технологический институт (MIT).
Первый ИБП был выпущен компанией в 1984 году, а с 2007 г. APC является подразделением корпорации Schneider Electric и в настоящее время является лидером рынка систем бесперебойного электропитания и обладателем многочисленных наград.

В начале 2010 года компания APC выпустила обновленную модель серии RS - Back-UPS RS 550 () Данное устройство обладает новой интересной функцией энергосбережения. Она реализована в виде "зависимых" выходных розеток UPS, которые обесточиваюся, если вы выключаете компьютер, подключенный к "основным" розеткам устройства.
Таким образом можно экономить энергию, автоматически отключая оборудование типа хабов, модемов, роутеров и прочей периферии, обычно ненужной при неработающем компьютере. Еще одним важным новшеством, делающим использование UPS более удобным, является наличие жидкокристаллического дисплея, отображающего развернутую информацию о состоянии ИБП и электросети.

Для справки: В Российской Федерации стандарт бытового электропитания следующий: действующее напряжение - 220 В ± 10%, частота 50 Гц ± 1%, коэффициент несинусоидальности - длительно до 8%, кратковременно до 12%. Таким образом, напряжение в сети должно менять свое значение по синусоиде с периодом 1/49 - 1/51 сек, находиться в пределах 196 В - 242 В и отличаться по форме от идеальной синусоиды не более чем на 8%.

Мощность источников бесперебойного питания указывается в вольт-амперах (VA), а мощность в более привычных в ваттах (Вт) можно узнать, умножив мощность в вольт-амперах на коэффициент 0,6. Например, ИБП с характеристикой мощности 700VA защитит бесперебойным питанием технику с максимальным потреблением 420 Вт.

Рассчитать мощность подключенной нагрузки можно, просуммировав мощность всех подключенных к ИБП потребителей, для персональных компьютеров эта мощность всегда меньше, чем номинальная мощность их блоков питания (как правило - в полтора-два раза) и зависит от особенностей конкретной конфигурации, ориентировочно её можно рассчитать, например, воспользовавшись .
Пример: системный блок компьютера с блоком питания номиналом 350Ватт потребляет 250 Вт + монитор 45Вт = 295 Вт, разделив эту цифру на 0.6, получаем 491VA, т.е. для такой конфигурации минимально подходящая мощность ИБП - 500VA.

Предположительное время работы ИБП при заданном уровне нагрузки проще всего выяснить, посмотрев документацию предоставленную производителем. В данной статье далее приводятся ссылки на диаграммы времени работы всех упоминаемых семейств ИБП APC. Обычно для максимальной нагрузки время автономной работы измеряется несколькими минутами, что, как правило достаточно для сохранения пользовательских данных и корректного выключения оборудования.

Помните также, что зависимость времени автономной работы от мощности подключенной нагрузки имеет нелинейную форму из-за падения КПД преобразователя при снижении нагрузки относительно номинальной, например, для ИБП серии BackES эта зависимость имеет вид, приведённый на графике слева. Понимание этого факта избавит вас от покупки слишком мощного ИБП в целях обеспечения длительной работы подключенного оборудования - подобная затея вряд ли кончится успешно, так как при работе от батарей на мощности, в разы меньшей чем номинальная для ИБП, их ресурс будет преимущественно расходоваться инвертором, а не нагрузкой.

Ещё одним фактором, снижающим время автономной работы ИБП, является падение ёмкости аккумуляторных батарей. Ёмкость аккумуляторных батарей падает в течении срока эксплуатации, об этом необходимо помнить, если аккумуляторы в данном ИБП эксплуатируются существенную часть их жизненного цикла (обычно он составляет от двух до четырёх лет).

Источники бесперебойного питания (ИБП) используются для обеспечения работы электрооборудования при отсутствии электропитания, а также для защиты от скачков напряжения в электросети. О том, как рационально выбрать ИБП, на что ориентироваться и как не совершить распространенных ошибок, будет рассказано в этой статье.

Тип

Источники бесперебойного питания делятся на три категории: резервные (offline / standby), интерактивные (line-interactive) и с двойным преобразованием (online / double-conversion).

Самым простым типом является резервный . При наличии напряжения в сети ИБП подает на выход питание от самой сети, пропущенное через встроенные пассивные фильтры. При отсутствии напряжения или при выходе его значений за установленные пределы ИБП переключает питание нагрузки на собственные аккумуляторы. При восстановлении напряжения ИБП переходит в базовый режим, подзаряжая аккумуляторы.

Главное достоинство таких ИБП - низкая цена. Основной недостаток - относительно большое время переключения на питание от аккумуляторов (4 – 15 мс), что для некоторых устройств может быть существенным. Тем не менее, к резервным ИБП можно подключать компьютеры, которые имеют механизм защиты от микроскачков напряжения.

Интерактивный тип отличается от резервного наличием ступенчатого стабилизатора напряжения, который позволяет поддерживать достаточно стабильное выходное напряжение при значительных отклонениях входного, не переходя на использование аккумуляторов. Такая схема продлевает срок службы аккумуляторных батарей и дает несколько меньшее время переключение на батареи.

ИБП интерактивного типа подойдут как для компьютеров, так и для большей части бытовой электроники, но для приборов с асинхронными двигателями (стиральные машины, холодильники) они не годятся.

ИБП с двойным преобразованием используются для питания чувствительного дорогостоящего оборудования с высокими требованиями к качеству и надежности питания - серверов, рабочих станций, активного сетевого оборудования и т.п. Получая на входе питание переменного тока, ИБП преобразует его в постоянный, а на выходе выдает опять переменный, «очищенный» ток напряжением точно 220 В. При этом аккумуляторы ИБП постоянно подключены к цепи и при отсутствии напряжения на входе никаких переключений не происходит.

Такие ИБП существенно дороже остальных, а также они сильнее греются и более шумные. Их следует размещать в помещениях, не предназначенных для постоянного пребывания людей. ИБП с двойным преобразованием могут использоваться для питания приборов с асинхронными электродвигателями, такими как холодильные или отопительные системы.

Выходная мощность

Ключевым параметром при подборе ИБП является его выходная мощность, которая указывается в вольт-амперах (VA) или ваттах (W). Она должна соответствовать потребляемой мощности нагрузки, поэтому перед покупкой ИБП необходимо определиться с суммарной мощностью защищаемых устройств. Как правило в паспорте прибора-нагрузки (либо в описании прибора на сайте производителя) указывается максимально потребляемая мощность устройства при штатной работе, выраженная в ваттах. Если к одному ИБП планируется подключить несколько устройств, то необходимо суммировать потребляемую мощность каждого из них.

Чтобы не допустить распространенных ошибок, необходимо учитывать следующие факторы.

Указываемая производителями выходная мощность ИБП в вольт-амперах (VA) часто не совпадает с мощностью этого же устройства в ваттах (W). Поэтому, если мощность нагрузки дана в ваттах, при выборе ИБП следует обращать внимание на мощность ИБП именно в ваттах, а не вольт-амперах, и наоборот. Если ошибиться и приобрести ИБП с недостаточной выходной мощностью, то нагрузку запитать не удастся, и деньги будут потрачены впустую.
Некоторые устройства с электродвигателями (холодильники или лазерные принтеры) имеют так называемые «стартовые (пусковые) токи». В момент включения они потребляют ток гораздо большей силы, чем при штатной работе. ИБП может быть не в состоянии обеспечить такой ток, хотя будет иметь выходную мощность достаточную для обеспечения штатной работы устройства. В таких случаях необходимо подбирать ИБП с выходной мощностью, обеспечивающую пиковую нагрузку. Информацию о максимальных «пусковых токах» следует искать в паспортах устройств, сопроводительных инструкциях и на сайтах производителей.

Время работы

Время автономной работы ИБП под нагрузкой является другим ключевым параметром, который следует учитывать при выборе. Сколько времени подключенное устройство сможет проработать без сетевого электропитания, зависит от емкости батарей. Чтобы не переплачивать за ненужную емкость, при выборе устройства необходимо подходить к вопросу продолжительности автономной работы максимально рационально. Производители указывают время автономной работы, рассчитанное при работе ИБП под полной нагрузкой. Так, если ИБП имеет выходную мощность в 400 Вт и время автономной работы при полной нагрузке 3 мин , а нагрузкой является компьютер с монитором суммарной мощностью в 300 Вт, то реальное время автономной работы устройств будет немного большим (следует учитывать, что время автономной работы зависит от мощности нагрузки нелинейно, поэтому прямые пропорции составлять не следует). Некоторые производители на своих сайтах размещают графики времени автономной работы ИБП в зависимости от нагрузки или выкладывают значения по нескольким контрольным точкам - информацию можно почерпнуть оттуда.

Если ИБП нужен для сохранения рабочих документов на компьютере в случае отключения электропитания, то нескольких минут работы будет достаточно, чтобы корректно завершить работу компьютера. Если, напротив, стоит задача обеспечить максимально большой срок автономной работы, следует выбирать ИБП с возможностью подключения резервных батарей в отдельном корпусе и, соответственно, докупить еще один комплект аккумуляторов.

В ситуациях, когда ИБП используется для защиты устройств, требующих непрерывной работы (например, ключевое ИТ-оборудование, холодильные установки, оборудование кондиционирования), и нет возможности обесточить приборы, произвести обслуживание и замену потерявшего ресурс батарейного комплекта, следует выбирать ИБП с возможностью «горячей замены » батарей, то есть замены комплекта батарей без выключения ИБП из сети и обесточивания подключенной нагрузки.

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

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.

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

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

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:

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

• мощность ИБП/UPS,
• габариты ИБП/UPS ,
• время автономной работы, и т. д.

В последнее время появилось определенное количество статей в которых вводятся расчетные величины и с легкостью доказывается превосходство одной марки UPS над другой. При этом некоторые технические характеристики не указываются или указываются только те, которые выгодно показывать для данных моделей. Характерный пример - обычно в каталогах на UPS небольшой мощности обычно не указывается величина допустимой перегрузки инвертора, на основании этого в одной из статей был сделан вывод, что UPS многих фирм (Off-line и line-interactive) не могут работать с перегрузкой. В данной статье мы постараемся воздержаться от введения каких-либо искусственных технико-экономических показателей. Однако мы понимаем, что вопрос цены, в большинстве случаев является определяющим при выборе UPS . Вернемся к UPS и тем особенностям, техническим характеристикам, на которые необходимо обращать внимание при выборе оборудования.

Во первых, надо определиться для чего приобретается источник или система бесперебойного питания , что вы хотите защитить и от чего. Для этого определим, какие UPS существуют, и какой уровень защиты обеспечивает та или иная технология изготовления, а также список наиболее встречающихся неполадок в электросети. Наиболее часто встречающиеся неполадки в электросети:

• исчезновение напряжения,
• провал напряжения,
• повышение напряжения,
• понижение напряжения,
• электромагнитные и радиочастотные помехи,
• высоковольтный импульс,
• переходный процесс при коммутации,
• искажение синусоидальности напряжения.

off-line UPS - источник бесперебойного питания характеризуется наличием времени переключения с основной сети на работу от аккумуляторов. При работе от входной сети представляет собой пассивный фильтр. При работе от аккумуляторов на выходе инвертора степ волна. Небольшие габариты и простой дизайн. Ценовая ниша - самый дешевый. Защищает от 3-х неполадок в электросети.

line-interactive UPS - источник бесперебойного питания характеризуется наличием времени переключения с основной сети на работу от аккумуляторов. При работе от входной сети представляет собой пассивный фильтр. Имеет автотрансформатор благодаря чему может работать в широком диапазоне входных напряжений без перехода на аккумуляторы. При работе от аккумуляторов на выходе инвертора степ волна или синусоида. Привлекательный внешний вид, небольшие габариты. Ценовая ниша - небольшая цена для тех задач которые он может решать. Защищает от 5-ти неполадок в электросети.

on-line UPS - источник бесперебойного питания с двойным преобразованием защищает нагрузку от большинства неполадок в сети. Переход на работу с основной сети на работу от аккумуляторов происходит без разрыва синусоиды на выходе. При работе от входной сети представляет собой пассивный фильтр. Ценовая ниша - дорого, но это лучшее, что есть на данный момент. Защищает от 9-ти неполадок в электросети. Чаще всего причина приобретения UPS инициировано только одной неполадкой в электросети - исчезновением напряжения и стремлением, обеспечить корректное завершение задач или технологических циклов. Однако нельзя забывать, что UPS решает большое количество задач, таких как стабилизация напряжения, устранение помех и искажений, информационная защита и т. д. Поэтому рассмотрим характеристику, с которой обычно начинается выбор оборудования - мощность. В данной части будут рассматриваться только UPS построенные по технологии on-line.

Мощность UPS - номинальная выходная мощность источника (мощность инвертора UPS ). Указывается в ВА. Обычно выходная мощность UPS указывается в названии самого источника, или указывается через слеш, дефис, таким образом мощность аппарата легко читается в названии. Следующее что необходимо узнать это соотношение активной мощности и полной на выходе инвертора, или так называемый коэффициент мощности Pf.

Коэффициент мощности.

Коэффициент мощности - величина очень универсальная и характеризует не только выходные данные ИБП , как источника электрической энергии для потребителя, но и сам ИБП как нагрузку для трансформаторной подстанции, дизель-электростанции или другого источника электроэнергии. Определение:

Коэффициент мощности Pf - отношение средней мощности переменного тока к произведению действующих значений напряжения и тока. Наибольшее значение Pf. равно 1.

Электрическая мощность (э. м.) - физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. При переменном токе произведение мгновенных значений напряжения и и тока i представляет собой мгновенную мощность: р = ui, т. е. мощность в данный момент времени, которая является переменной величиной. Среднее за период Т значение мгновенной Э. м. Называется активной мощностью.

Активная мощность (P) - среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока. А. м. Р зависит от действующих значений напряжения U и силы тока I и от косинуса j, где j - угол сдвига фаз между U и I. Единица измерения А. м. - ватт (Вт). В цепях однофазного синусоидального тока Р = UI cosj. Активная Э. м. характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.). Э. м., характеризующая скорость передачи энергии от источника тока к приёмнику и обратно, называется реактивной мощностью.

Реактивная мощность (Q) - величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока. Р. м. Q равна произведению действующих значений напряжения U и тока /, умноженному на синус угла сдвига фаз j между ними: Q = UI sinj. Измеряется в варах.

Полная мощность , кажущаяся мощность, величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи I и напряжения U на её зажимах: S=U?I; для синусоидального тока (в комплексной форме) и связана с активной и реактивной Э. м. соотношением: S2= P2+ Q2 , где Р - активная мощность, Q - реактивная мощность (при индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Измеряется в ва. Для цепей несинусоидального тока Э. м. равна сумме соответствующих средних мощностей отдельных гармоник:

Для трехфазных цепей Э. м. определяется как сумма мощностей отдельных фаз.

Р. м., потребляемая в электрических сетях, вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках Р. м. может быть значительно больше активной мощности. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для этой цели вполне подходят источники бесперебойного питания с высоким коэффициентом входной мощности.

Совсем другое дело, когда мы говорим о входном коэффициенте мощности. Если Pfвых. для UPS это характеристика нагрузки, то Pfвх характеризует влияние UPS на электросеть, т.е. то количество искажений, которые вносит аппарат во внешнюю сеть. Данная характеристика напрямую влияет на возможность работы UPS с другими источниками электроэнергии (дизель-генератор). Все фирмы стремятся увеличить этот показатель и приблизить его к 1, причем во всем диапазоне нагрузок. Для этого разработаны новые IGBT выпрямители и выпрямители с коррекцией коэффициента входной мощности. Пример тому выпуск новой линии UPS PW 9340 большой мощности фирмой POWERWARE , имеющими на входе IGBT выпрямитель с функцией коррекции коэффициента мощности. Одними из первых, кто стал применять UPS c IGBT выпрямителем финская фирма Fiskars, вошедшая в состав Exide Electronics./Powerware , и начавшая серийный выпуск аппаратов по такой технологии в 1996г. (модель Profile , новое название PW9150 ). Применение UPS с высоким коэффициентом входной мощности позволит получить экономию электроэнергии, особенно при работе с нагрузкой имеющий нелинейный характер. Приведем пример. В 2000 году на заводе по производству волоконно-оптического кабеля под Москвой была установлена система бесперебойного электропитания обеспечивающая работу всех технологических линий цеха. Мощность системы бесперебойного электропитания составила 480кВА. Система была построена на четырех параллельно работающих UPS . Во время испытаний на реальную нагрузку были произведены замеры токов, напряжений и мощности на входе и выходе системы бесперебойного питания.

• Потребляемая мощность системы бесперебойного электропитания - 187кВА/187кВт
• Коэффициент мощности - 1.0
• Мощность потребляемая цехом - 245кВА/169кВт
• Коэффициент мощности - 0.69 КПД системы 90.3%

К сожалению, потребителю электроэнергии приходится платить не за активную (полезную) мощность, а за полную мощность. Разница в мощности на входе и на выходе системы бесперебойного питания составила 58 кВА ! Необходимо учесть, что тариф за потребление электроэнергии с низким cosj (Pf) существенно выше. Таким образом, применение системы бесперебойного питания позволило не только защитить оборудование от исчезновения и провалов напряжения, но и получить существенную экономию электроэнергии.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что при выборе системы бесперебойного питания необходим комплексный подход, который позволит решить не только сиюминутные задачи, но и получить дополнительные преимущества. Применение современных UPS (аналогичных сериям PW 9150 (Powerware 9150), PW 9155 (Powerware 9155), PW 9305 (Powerware 9305), PW 9340 (Powerware 9340), PW 9370 (Powerware 9370) ) позволяет решать задачи энергосбережения. .

"Электросистемы"
Соколов С.В. директор по развитию ТХ "Электросистемы"