Источник бесперебойного питания (ИБП) для дома

Скачки напряжения, различные помехи, к сожалению, нередко являются обычным явлением даже для городских электросетей. Нестабильность питания, в свою очередь, может влиять на работу приборов, а в особенности, компьютерной техники: выход из строя – конечно, здесь не возможен, но вот потеря данных, хотя бы в результате перезагрузки, это – как минимум, просто раздражает… Иногда появляется необходимость в том, чтобы защитить эксплуатируемый системный блок компьютера от неполадок электросети.
При этом, возникнет еще одно требование. Дело в том, что устройства, работающие совместно с компьютером (соединенные с ним сигнальным шнуром), должны быть запитаны «от одной розетки». То есть, это должен быть один электрический провод, возможно, имеющий разветвление.
Таким образом, если к бесперебойнику будет подключаться системный блок, то придется им же «питать» и все остальное (например: принтер, монитор, и т.д.). Тогда, в случае действительно «пропадания» напряжения, компьютер продолжит свою работу («лишние» же устройства, подключенные к ИБП – можно включать или не включать).

Резюмируем требования. Источник бесперебойного питания (ИБП) должен справляться с такими неисправностями электросети, как: временное пропадание напряжения, также – радиочастотные помехи, высоковольтные импульсы. При полном пропадании напряжения сети, в ИБП задействуется встроенный аккумулятор. В принципе, со всеми «явлениями», кроме пропадания напряжения, должен справиться и сетевой фильтр… Если только «хороший» и «очень хороший» (цена же такого устройства нередко приближается к стоимости «среднего» по качеству ИБП, достаточного для использования в данной системе). Что выбрать: сверх высококачественный фильтр, или ИБП – выбирает владелец. Кстати, выбор больше зависит от условий использования (точнее – от качества электросети). Если ваш выбор – все-таки, ИБП – читаем дальше.

Типы «бесперебойников»

Источник бесперебойного питания для компьютера может быть одного из трех типов, которые – принципиально различны. Это Off-line (самый большой и дешевый класс), Line-interactive, а также On-line. Рассмотрим самую простую (и доступную по цене) модификацию.

Off-line

Простое и недорогое решение, скорее, можно сказать, для защиты электрооборудования – источник питания класса офф-лайн (ИБП Off-line). Принцип работы – тоже, простой. В случае выхода напряжения внешней сети за рамки «рабочего» диапазона (ниже, и выше), такой ИБП в течение 4 – 8 миллисекунд переключится на аккумуляторную батарею. Как только сеть «возвращается» в нужный диапазон – происходит обратное переключение (устройства – снова подключатся напрямую к сети).

Недостаток: если скачки напряжения для розетки – нередки, такой ИБП будет часто переключаться на работу в режиме «от аккумулятора». Что всегда негативно сказывается на сроке службы самих батарей.
Как правило, источники такого класса (Off-line) не обладают способностью как хорошо фильтровать, так и стабилизировать форму электрического сигнала. ИБП такого типа можно рекомендовать для оборудования, которое не критично к форме напряжения на выходе ИБП (любое устройство, совместно используемое с таким ИБП, может иметь только импульсный высокочастотный БП). Сегодня, это – практически все БП для компьютера, мониторы, зарядники для ноутбуков (но – не телефонов, смартфонов). И уж точно «чувствуют себя плохо» с офф-лайн ИБП мощные трансформаторные блоки питания (в активных колонках, некоторых сканерах, и т.п.). Перейдем к рассмотрению более «надежного» класса.

Line-interactive

Сейчас – необходимо представить, что Off-line ИБП подключен не напрямую к розетке, а через некий «стабилизатор» для переменного напряжения. Мы получим принципиальную схему питания Line-interactive:

Сразу можно заметить: если питающее напряжение домашней сети постоянно меняется, стабилизатор все равно обеспечит заданное напряжение (пусть в не очень широком диапазоне входных напряжений).
Таким образом, легко избавляемся от недостатка «офф-лайнов»: от частых переключений в режим работы «от батарей». Что – более предпочтительно (источник бесперебойного питания для дома,  чаще – именно этого класса, Line-interactive).
Такие источники имеют стоимость, естественно, выше Off-line. Line-interactive рекомендуется для применения с устройствами, критичными к пропаданию напряжения, и – не критичными к качеству «синусоиды» тока на выходе. То есть, любая офисная (и вычислительная) техника, системный блок, монитор – будут чувствовать себя «хорошо» и «отлично». Оптимальный вариант для случая, когда амплитуда напряжения «скачет» – меняется в определенном диапазоне значений.

Примечание: выбирая Line-interactive источник питания, как раз стоит обратить внимание на границу диапазона (то есть, значение напряжения, при котором произойдет переключение «на батареи»). Например: 190 Вольт, 150 (!) Вольт. Выбор – зависит от реально наблюдаемых значений сети.

On-line

Наиболее дорогой класс устройств, обеспечивающих бесперебойное питание компьютера – это On-line ИБП, которые преобразуют переменный ток сперва в постоянный, затем выполняют обратное преобразование. Почему это – лучше? В системах питания, работающих по On-line-схеме, изначально решен целый комплекс проблем по защите электропитания:
– фильтруются любые виды помех;
– выходной ток – только «синус», не имеющий искажений;
– и, главное: время переключения в режим «батареи» равно нулю, что не присуще другим типам.

При этом, использование в домашних условиях таких систем ИБП не будет экономичным, да и целесообразным решением. Обычно, такие ИБП выпускаются в «промышленном» корпусе, эксплуатация вне рэковых стоек (и гермозоны) – не допускается. ИБП с такой схемой, то есть, с двойным преобразованием, применяют либо для питания чувствительного оборудования, либо в промышленных целях.
Существует еще одна «схема», еще один тип ИБП, это – тип «Дельта». По устройству, схема больше похожа на тип Line-interactive; изготовители заявляют, что «Дельта» – не хуже «on-line».

Общее для всех типов: мощность

Производители любых ИБП указывают отдаваемую полную мощность (мощность инвертора), приводя значение в Вольт-Амперах. А вот активную мощность (на сколько «Ватт» это тянет) –можно вычислить (зная так называемый коэффициент мощности, power factor). Коэффициент мощности для простейших блоков питания ПК, являющихся «бюджетными», редко превышает 0,6. Пример:
Стандартный офисный ПК, с ATX блоком питания 350 Вт. Значит, блок питания способен отдать такую мощность по всем вторичным линиям суммарно. Любой современный БП имеет коэффициент полезного действия в среднем 75…85%, то есть, от сети может потреблять до 400…440 Вт. Но это – максимум потребления, скорее – теоретический (реально, такие цифры не достигаются). Если мы будем продолжать ориентироваться на максимально возможное потребление, это гарантирует нам достаточную надежность.
Теперь, зная коэффициент мощности (для блоков без коррекции power factor он равен 0,6), вычислим требуемую (в В*А) мощность:
440 Вт / 0,6 = 733,4 ВА
Важно! В «Линейно-Интерактивных» и «Офф-Лайн» ИБП, питание от батареи включается только при выходе параметров сети за интервал допуска. На время переходных процессов (период переключения), вся мощность, потребляемая включенной нагрузкой, не должна превышать 75%  номинальной (обозначенной на ИБП). В противном случае, обычно перегрузка инвертора вызывает короткое отключение,  что неприемлемо. Для ИБП же с технологией «Он-Лайн», понятие времени переключения не актуально, рекомендуемый запас мощности для них – меньше, 10…20%.
С учетом вышеизложенного, +25% запаса мощности дадут:
733.3 ВА + 25% = 916 ВА
Такова требуемая расчетная мощность ИБП для приведенного выше случая. Выбираем ИБП с ближайшими характеристиками, например, рассчитанный на 1000ВА.

Можно возразить, неужели для 350-Ваттника действительно нужен источник бесперебойного питания 1000 ВА? На самом деле, на практике, можно услышать мнение, что для такого ПК подходят и менее мощные ИБП (например, BNT-500AP, или IMP-625AP). И – да, это может работать, что как раз хорошо согласуется с приводимыми здесь рассуждениями. Но такие решения, обычно, считаются вынужденными, и уменьшают уровень надежности питания системы.
Примечание: блоки питания с Active PFC, APFC, можно считать «реактивной нагрузкой» (когда «вольт-амперная» мощность равна «ваттам»). В приведенном выше примере, не надо было бы делить на 0,6 (power factor здесь стремится к 1), и 440ВА + 25% = 550 Вольт-Ампер! Но, если честно, это – неправильно: APFC имеет свои «заморочки», в свою очередь, вытекающие в том числе в «повышение» мощности.

Современные ИБП – какие они?

Выше, нами рассмотрены технические аспекты выбора источника бесперебойного питания. На протяжении 5-7 лет от момента появления на рынке, цены на ИБП для дома и офиса (малый офис – домашний офис) оставались стабильно высокими. Ситуация начала меняться только с приходом на рынок новых, достаточно перспективных фирм, предлагающих другие (не уступающие по качеству) решения по более низкой цене. Что характерно только для последних 3-4 лет.
В основном же, технологические разработки именно последних лет сводились к улучшению параметров (как самих устройств, так и аккумуляторов) путем не только комбинации схем, но и применением более современной элементной базы. Появлялись новые «сервисные» функции: индикация, управление устройством по интерфесам COM или USB, более «умный» контроллер. Все это – вместе с постепенным снижением цены.

Из производителей оборудования, рассчитанного на средние и высокие (больше 1000 VA) мощности, можно отметить: LIEBERT (ISO 9001, сертификат продукции для использования в России и СНГ), EATON-POWERWARE (лидер в поставке комплексных решений), APC (ИБП для вычислительной и офисной техники), IPPON (продукция фирмы Centralion Industrial), и другие. Для дома – еще: PowerMan, PowerCom.
Однако, нужно кое-что уточнить: сам источник питания (даже класса «Линейно-интерактивный», не говоря про «Офф-лайн»), содержит не так уж много дефицитных или сверхдорогих компонентов. Львиную долю стоимости нового устройства составляет аккумулятор. В «домашнем» ИБП, используется одна аккумуляторная батарея.

Об аккумуляторах

ИБП с переключением, то есть не относящиеся к классу «Он-Лайн», оснащаются аккумуляторной батареей из необслуживаемых свинцово-кислотных элементов. Лишь отдельные образцы источников такого типа (и – чаще, малоизвестных производителей) могут иметь батареи отличного типа (никель-кадмиевые, к примеру).

Напряжение батареи для различных моделей – измеряется величиной от 6 до 48 V (и обычно – 12), при максимальной емкости от 6 до 25 ампер-часов.
Увеличение же времени «автономного режима» путем установки дополнительного аккумулятора, для ИБП не промышленного типа, обычно, не предусматривается (хотя, исключения – здесь также есть).
Надо сказать, зарядные устройства (ЗУ) хороших по качеству ИБП, обращаются с батареей всегда аккуратно. Ресурс батарей у ведущих производителей зависит только от класса (типа) самих ИБП, и варьируется от 3 до 6 лет.

Время автономной работы

Следующей важной характеристикой ИБП, сразу после его максимально допустимой мощности, является время работы от аккумулятора, в течение которого питание будет «держаться».
Продолжительность, для большинства моделей, в среднем составляет 5—7 минут, чего как правило достаточно, чтобы успеть сохранить все файлы и корректно выйти из ОС. Но если вам требуется большее время, можно подобрать соответствующий ИБП. Один из примеров: APC Back модели ES 700, может поддерживать работу устройств мощностью до 200 Вт в течении 18-20 минут.
Вообще, этот параметр (время автономной работы), конечно, зависит от емкости батареи (а также – потребляемой мощности всей системы). Оно и указывается в паспорте: на 1000 ВА (максимальная нагрузка) – 5 минут, на 700 – уже 10, и т.д. Можете проверить и сравнить, умножив емкость батареи на напряжение (12 Вольт), и поделив на мощность. Время должно получиться несколько больше (чем указано производителем) – значит, все правильно (мы еще не учитывали КПД самого устройства).

А если – другой аккумулятор?

Конечно, перспектива заманчивая – если максимальную мощность ИБП не изменить, то хотя бы, можно добавить максимальное время работы, и в этом поможет аккумулятор повышенной емкости.
И, что ж, действительно так? И насколько ее можно повысить? На самом деле, к сожалению, сильно повысить (и вообще – изменить) параметры батареи – значит, привести что-либо в негодность: саму батарею, или даже устройство. Зарядная сила тока для батарей большей емкости – также, может быть больше (сам ИБП – просто не выдержит этого). Однако, в Сети встречаются варианты «удачных» замен, впрочем, что значительно не продлит «автономное» время (в 1,5-2 раза – это теоретический максимум). Подумайте – стоит ли так заморачиваться?
Другое дело, что ИБП некоторых фирм позволяют включение дополнительных батарей. Может, тут можно что-то «придумать»? 100% это получится, только если вы – инженер (и знаете схему этого ИБП).

«Бэки» и «Смарты»

Чем отличается smart ups от back ups? В прайсах можно найти и то и другое. К классу «Он-Лайн» ни тот, ни другой – не относится.
Помимо максимально удобных функций, реализующих управление (прямо с компьютера), источник бесперебойного питания smart ups на выходе выдает напряжение, 1 к 1 повторяющее «синус» в розетке. Берем, подключаем LED-лампу (с трансформатором 20 Ватт) – не гудит и работает, теперь, подключаем ресивер (трансформатор, 100 Вт) – защита не срабатывает, «нормальный полет» постоянно… С «бэком» – так не получится («небольшой» трансформатор БП – даже, может сгореть), все это – из-за того, что на выходе – почти что «квадратные» импульсы, то есть, не синус. Но это не значит, что «бэк» не используется – такие ups-ы применяется: с компьютерной техникой и мониторами, принтерами, имеющими внутри корпуса импульсные БП. Скорее, выбор зависит от конкретного случая.

Вывод

Пожалуй, все, что можно сказать по выбору ИБП, здесь – сказали. Выбирайте такой ИБП, чтобы затем не жалеть о покупке. Кроме того, ИБП нуждается в профилактике – более частой, чем ваш компьютер (1 раз в год – должно быть достаточно).

Ибп APC Smart-ups 1000, замена батарей

Следующая

Источник бесперебойного питанияИБП для вашего сервера