Расчет трехфазного ибп для индуктивной нагрузки. Расчет времени автономной работы ибп от аккумуляторов. Дополнительная защита ИБП

Источник бесперебойного питания (ИБП) или на английском языке UPS (Uninterruptible Power Supply) является важной частью любого современного компьютера.

Но нужен ли ИБП именно вам, как он работает, какие производители являются лучшими и почему, какими параметрами должен обладать ИБП в зависимости от качества электропитания и компьютера?

1. Как устроен ИБП

ИБП представляет собой сравнительно небольшой корпус, в котором находится электросхема и мощный аккумулятор.

Спереди обычно расположена кнопка включения и индикаторы.

А сзади специальные разъемы для подключения системного блока, монитора и других устройств компьютера, которые требуют специальных шнуров.

Часто есть разъемы с питанием от батареи и отдельно разъемы с защитой от скачков электричества, к которым можно подключать такие мощные устройства как лазерный принтер.

Также есть ИБП с разъемами под евро вилку привычного для ИБП формата и так называемые пауки.

Это удобно, не требует специальных шнуров и позволяет подключить для защиты такие устройства как колонки и роутер.

2. Как работает ИБП

Задача ИБП – обеспечить бесперебойное питание компьютера. В случае внезапного отключения электричества, он моментально переключается на питание компьютера от встроенного аккумулятора, преобразуя его постоянное напряжение 12 В в переменное 220 В.

При переключение на питание от аккумулятора ИБП обычно начинает пищать, оповещая пользователя о необходимости завершить работу ПК. Так как мощность аккумулятора довольно ограничена, ИБП может поддерживать работу компьютера 5-30 (чаще 10-15) минут.

Кроме этого, ИБП защищает компьютер и периферийные устройства (в первую очередь монитор) от скачков напряжения, которые могут вывести их из строя.

Есть также ИБП с функцией стабилизатора, которые могут повышать и понижать напряжение питания в случае, если оно выходит за допустимые диапазоны.

3. Нужен ли ИБП

Многие пользователи задаются вопросом, нужен ли им ИБП, ведь это дополнительные затраты, при том что он никак не влияет на производительность ПК и другие его эксплуатационные параметры. Вопрос вполне резонный и ответ на него может быть разный.

Когда ИБП не нужен:

компьютер старый или самый дешевый
напряжение стабильное и пропадает редко
у вас есть резервная копия всех ценных файлов
вас не смущает потеря несохраненных файлов

Когда ИБП нужен:

компьютер представляет достаточную ценность
напряжение в сети скачет или часто пропадает
у вас нет резервной копии ценных файлов
потеря несохраненных файлов для вас критична

В любом случае отказ от приобретения ИБП оправдан только при сильно ограниченных финансовых возможностях. Так как он не только убережет ваши файлы, но не даст произойти сбою системы и выйти из строя компьютеру.

Если для вас компьютер или данные представляют какую-то ценность, то рекомендую приобрести ИБП, так как восстановление может обойтись дороже, не говоря уже о потери времени и нервов.

4. Лучшие производители ИБП

Производителем ИБП №1 в мире является компания APC (American Power Conversion), которую некоторое время назад поглотила французская энергетическая компания Schneider Electric. Именно ИБП от APC используют крупные компании и предприятия по всему миру, так как они являются самыми надежными.

Да, стоят они в 1.5-2 раза дороже чем ИБП дешевых китайских брендов типа Mustek, Ippon, CyberPower. Но APC сделаны значительно качественнее, внутри установлены мощные электрические компоненты, способные обеспечить надежную защиту вашему ПК.

В дешевых китайских ИБП используется соответствующая элементная база и внутри они больше похожи на радиоприемник, чем на серьезное силовое устройство.

Такой ИБП не только не сможет защитить ваш компьютер в критичный момент, но может ни с того ни с сего сгореть сам, утянув на тот свет ваш системный блок или монитор. Не стоит приобретать такие ИБП, так как силовое оборудование должно быть мощным, надежным и не может стоить так дешево.

Конечно, есть еще и другие более-менее надежные ИБП такие как INELT, Stark, отечественные Бастион и Энергия. Но стоят они практически также как APC, при этом имея ограниченный модельный ряд и не всегда удачную конфигурацию разъемов.

Если вы хотите иметь действительно надежный и практичный ИБП, который защитит ваш ПК, а не просто для самоуспокоения, то приобретайте APC.

Однако, стоит отметить, что после перехода компании APC под крыло французов, качество бюджетных моделей снизилось, что отмечают многие пользователи. Корпус стали делать из дешевого пластика с едким запахом, а сами ИБП стали чаще выходить из строя. Поэтому лучше брать либо старые проверенные модели из серии Back-UPS BK (в корпусе из белого пластика), либо уже что-то подороже из серии Back-UPS Pro (всесторонняя защита) или Smart-UPS (самые качественные и надежные). В принципе еще неплохие и удобные Back-UPS BE (паук с евро розетками), они подходят для не очень мощных ПК. Больше всего нареканий на современные серии BX и BC, но и они лучше дешевого китайского хлама.

Еще из довольно качественных БП рекомендую EATON и Legrand, они лучше самых дешевых APC и стоят лишь немного дороже. Есть еще отличные General Electric на уровне наиболее качественных APC, но стоят не дешево. В качестве наиболее бюджетного вариант могу посоветовать только Powercom, но не самые дешевые RPT, а как минимум из серии BNT, PTM или SPD (пауки), еще лучше IMP/IMD или KIN. В общем по возможности, в любом случае вы не прогадаете и искать что-то дешевле от других брендов смысла нет.

5. Типы ИБП

ИБП бывают нескольких типов:

резервные (offline, standby, back-ups)
линейно-интерактивные (line-interactive)
с двойным преобразованием (online, непрерывные)

Резервные ИБП – самые простые и недорогие, они переключаются на работу от батареи не только при полном обесточивании, но и при пониженном или повышенном напряжении в розетке. Если с напряжением у вас все в порядке, то этого обычно достаточно.

Но если оно часто скачет (как в частном секторе), то стоит присмотреться к другому типу ИБП, так как постоянное переключение на питание от батареи заставит вас слушать вечный неприятный писк от ИБП, часто выключать ПК, а также убивает аккумулятор.

Линейно-интерактивные ИБП – помимо аккумулятора, имеют встроенный стабилизатор напряжения, который часто является 3-ступенчатым AVR (автоматическим регулятором напряжения) и стоят несколько дороже.

Такие ИБП при падении напряжения ниже 190 В или повышения выше 250 В выравнивают его до уровня около 220 В на выходе.

При этом не используется аккумулятор, что позволяет спокойно продолжать работу в течение продолжительного времени. Линейно-интерактивные ИБП различаются нижним (140-180 В) и верхним (260-300 В) порогом стабилизации.

Таким образом, если напряжение в розетке падает или наоборот повышается, выходя за допустимые нормы, компьютер на выходе все-равно получит стабильное напряжение близкое к 220 В без использования батареи. Но обращайте особое внимание на нижний и верхний пороги стабилизации.

Нижний порог может быть вполне достаточные 160 В, а может и 180 В, что может быть критично для вашего района. Чем ниже это значение, тем лучше, так как за его пределами происходит переключение на аккумулятор. Аналогично и с максимальным порогом, так как в некоторых местах напряжение прыгает до 280 В.

ИБП с двойным преобразованием – дорогие высококачественные бесперебойники со сложным стабилизатором напряжения и частоты, обеспечивающие стабильные параметры напряжения на выходе и отсутствие задержки при переключении на аккумулятор. Используются в корпоративном секторе для питания серверов, критически важных рабочих станций и сетевого оборудования.

Если напряжение в розетке у вас стабильное, то в принципе хватит самого недорогого резервного ИБП. Для отдаленного района города или частного сектора однозначно лучше брать линейно-интерактивный ИБП, которые я рекомендую в любом случае, так как они уже не на много дороже.

6. Мощность ИБП

Выходная мощность ИБП часто указывается в вольт-амперах (ВА) и отражается в маркировке. При этом мощность компьютера (включая монитор) в ваттах (Вт), на которую рассчитан ИБП, значительно меньше, что также указывается в параметрах конкретной модели.

Значения выходной мощности ИБП для персональных компьютеров колеблются в пределах 400-1500 ВА. Рассчитать необходимую мощность ИБП вы можете с помощью программы «Power Supply Calculator».

На первой вкладке вводятся параметры системного блока и рассчитывается необходимая мощность блока питания.

На второй вкладке, добавив параметры монитора, можно рассчитать рекомендуемую мощность ИБП.

Округлив полную выходную мощность (ВА) до ближайшего целого значения, мы и получим рекомендуемую мощность ИБП, которая в данном случае будет 800 ВА.

В зависимости от модели ИБП и текущего энергопотребления компьютера время работы от аккумулятора может существенно отличаться.

В реальности, если мощность ИБП подобрана правильно, то он может выдержать около 5 минут при высокой нагрузке (на ПК запущена игра или рендеринг видео) и порядка 15 минут при обычной офисной работе.

Если мощности ИБП будет недостаточно, то он может не выдержать отключения напряжения, компьютер внезапно выключится и что-то может выйти из строя.

Учтите также, что со временем аккумулятор подсядет и ИБП будет держать раза в два меньше по времени.

Подбирайте ИБП так, чтобы изначально был некоторый запас по мощности и времени работы от аккумулятора.

8. Форма выходного напряжения ИБП

Форма выходного напряжения ИБП может быть:

ступенчатая синусоида
аппроксимированная синусоида
чистая синусоида

Графически это можно представить в следующим виде.

При переключении на питание от аккумулятора происходит преобразование постоянного напряжения 12 В в переменное 220 В с помощью внутреннего инвертера ИБП.

В большинстве ИБП форма выходного напряжения получается отличной от классической синусоиды, которая приходит к нам из розетки, принимая ступенчатую или аппроксимированную форму.

Когда появились первые блоки питания с модулем активной коррекции мощности (APFC), такая упрощенная форма напряжения проводила к тому, что компьютер просто выключался. Но эта проблема в блоках питания давно решена и может проявиться только с совсем древними БП.

ИБП, способные выдавать чистую синусоиду, стоят в разы дороже обычных и не требуются для простых компьютеров. Они используются для специализированного оборудования, которое не может работать с упрощенными формами напряжения.

Приобретайте ИБП с напряжением в форме аппроксимированной или ступенчатой синусоиды, это не имеет большого значения.

9. Управляемые ИБП

Управляемые ИБП дополнительно подключаются к компьютеру с помощью кабеля USB и могут посылать сигнал на отключение ПК при низком заряде батареи. Это полезно в случае если вы часто уходите, оставляя компьютер включенным или ставите закачки на ночь.

В случае отключения электричества, в то время как вас не будет на месте, ИБП будет удерживать питание пока заряд аккумулятора не приблизится к критическому уровню, а затем отправит компьютеру сигнал о выключении.

Компьютер, получив сигнал, корректно закроет все программы, завершит работу операционной системы и выключится. Иногда для этой функциональности может потребоваться установить специальный драйвер от производителя ИБП, но в целом такая возможность уже встроена в Windows и может даже драйвер устанавливать не придется.

Это интересная и полезная функция, но за все нужно платить и управляемые ИБП стоят дороже своих неуправляемых аналогов, требующих обязательного присутствия пользователя для корректного отключения ПК.

Кроме этого, дополнительное программное обеспечение может информировать пользователя о состояние батареи, позволять управлять ИБП по сети, но большинству пользователей это не нужно.

Если вы будете оставлять компьютер включенным без присмотра на длительное время, то лучше не экономить и взять управляемый ИБП, чтобы не допустить сбоев в работе ПК.

10. Холодный старт ИБП

Функция холодного старта заявлена для большинства ИБП. Это значит, что вы можете включить компьютер в условиях отсутствия напряжения в розетке.

В действительности это не совсем штатный режим работы ИБП и может привести к выходу из стоя как самого ИБП, так и компьютера. Не стоит просто так экспериментировать с этой возможностью.

Для функции холодного старта требуется, чтобы ИБП был качественный, с запасом мощности и хорошим аккумулятором. Во время старта компьютера происходит большой скачок тока и монитор уже лучше включать после загрузки ПК.

11. Дополнительная защита ИБП

Любой ИБП поддерживает штатный набор защиты:

защита от перегрузки
защита от высоковольтных импульсов
защита от короткого замыкания
фильтрация помех
предохранитель питания

Желательно, чтобы предохранитель питания был автоматический в виде кнопки. Тогда, в случае чего вам не придется искать ему замену или нести ИБП в ремонт, достаточно будет нажать кнопку и работа ИБП восстановится.

Кроме этого, в ИБП могут быть разъемы RJ45 для защиты от пробоев через кабель интернета и RJ11 для защиты телефонной линии, включая DSL-модем.

Да, есть отдельные устройства и сетевые фильтры с подобной защитой, но в качественном ИБП она лучше.

Приобретайте ИБП с автоматическим предохранителем, а для частного дома с защитой линии RJ45 или RJ11 (в зависимости от типа подключения к интернету).

Одним из основных параметров защиты ИБП является поглощаемая энергия импульса, которая измеряется в джоулях (Дж) и больше важна для жителей частного сектора. Значения поглощаемой энергии импульса находятся в пределах 150-500 Дж.

Чем выше это значения, тем больше вероятность, что ИБП защитит ваш компьютер при попадании молнии в электросеть или замыкания в распределительном трансформаторе.

Если вы живете в частном доме, то выбирайте ИБП с более высокой поглощаемой энергией импульса.

13. Комплект поставки ИБП

Часто в комплект поставки ИБП входит только кабель для подключения в розетку самого ИБП. Для ИБП с нестандартными разъемами, уточняйте комплект поставки у продавца.

Учтите, что кабелей для подключения системного блока и монитора в комплекте может не быть и их придется приобрести отдельно.

14. Замена аккумулятора ИБП

Срок службы аккумулятора ИБП зависит от его качества и количества циклов заряд-разряд, т.е. от того как часто ИБП будет переключаться на работу от аккумулятора и как быстро при этом вы будете выключать ПК. В качественном ИБП срок службы аккумулятора составляет 3-5 лет, в зависимости от условий эксплуатации.

Часто в дешевых китайских ИБП для замены аккумулятора требуется разборка корпуса, что порой не так просто и можно что-то сломать.

Лучше выбирайте ИБП, где для замены аккумулятора предусмотрен открывающийся отсек, чтобы для его замены не нужно было разбирать весь ИБП или нести его в сервис.

Большинство ИБП имеют индикатор, свидетельствующий о необходимости замены аккумулятора. Но он начинает светиться обычно уже когда аккумулятор полностью сдох и не может эксплуатироваться. Если дожидаться этого момента, то очередное отключение электричества, через 4-5 лет эксплуатации ИБП может привести к выходу из строя как самого ИБП, так и компьютера.

15. Лучшие аккумуляторы для ИБП

Лучшие аккумуляторы производят Yuasa и CSB, которые используются в качественных ИБП от APC. Эти аккумуляторы стоят больше чем самые дешевые китайские поделки, но и служат они также значительно дольше. Кроме того, от некачественных аккумуляторов ИБП выходят из строя.

Подобрать аккумулятор для ИБП довольно просто. Достаточно изъять установленный, посмотреть на сколько он ампер-часов (Ач) и замерить размеры линейкой. Также при замене вы можете подобрать аккумулятор повышенной емкости (например, 9 Ач вместо 7 Ач) при условии, что он такого же размера.

Приобретайте для своего ИБП только качественные аккумуляторы от Yuasa и CSB. Если есть возможность, берите модель повышенной емкости.

16. Заключение

Не стоит пренебрегать таким важным устройством как ИБП, которое убережет не только ваши файлы и избавит от головной боли с восстановлением системы, но и продлит жизнь вашему компьютеру.

Но ИБП обязательно должен быть качественным, так как иначе вы рискуете не только выбросить деньги на ветер, но еще и угробить компьютер, вместо того чтобы защитить его от нежелательных воздействий наших ненадежных электросетей и информационных коммуникаций.

17. Ссылки

ИБП Powercom Imperial IMP-1025AP
ИБП Powercom Imperial IMD-525AP
ИБП Powercom SPD-650U

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).

Были времена, когда источниками бесперебойного питания и правилами их выбора интересовались исключительно владельцы компьютеров. Но сегодня сфера использования UPS’ов вышла далеко за пределы одесских офисов с внушительным количеством оргтехники. Теперь все чаще источники бесперебойного питания покупают для дома.

Что это: дань моде или все же необходимость? Ответ на этот вопрос знают специалисты интернет-магазина QwertyShop .

ИБП: прихоть или необходимость?

Многих интересует: нужны ли ИБП на самом деле? Для начала давайте вспомним, что резкие скачки напряжения в электросети и неожиданные отключения света в нашей стране никто не отменял. Это значит, что однажды из-за проблем с электроснабжением компьютер может выключиться ровно за секунду до сохранения результатов вашей работы. Или возьмем другой пример. Удар молнии или сосед с дрелью могут стать причиной короткого замыкания или перегрузки сети. Тогда уже придется сожалеть не только о несохраненных данных, но и о компьютере или другой чувствительной технике. А вот был бы ИБП…

Но источник бесперебойного питания - это устройство, призванное не только для защиты техники от перенапряжений. Его главная задача - обеспечивать кратковременное резервное питание во время отключения основного источника. С наличием бесперебойника при любых ЧП с электроснабжением появляется возможность сохранить данные и правильно выключить компьютер.

Помимо компьютеров, ИБП могут обеспечивать питанием некоторые другие офисные, бытовые устройства, чувствительные к перепадам напряжения или резкому отключению от сети. Однако надо понимать, что бесперебойник - это вспомогательный источник питания, чаще всего не рассчитанный на продолжительное энергоснабжение техники (для таких целей существуют другие устройства - генераторы). В отсутствии основного источника ИБП обычно поддерживает работоспособность устройств до 15 минут.

Теперь, когда в общих чертах понятно, что такое бесперебойники и зачем они нужны, осталось узнать, как выбрать ИБП для разных нужд.

Основные критерии выбора

По большому счету, сегодня купить хороший источник бесперебойного питания нетрудно. Достаточно найти проверенный магазин с качественной техникой. Например, можно купить хороший . Другой вопрос – для какой именно техники хорош определенный тип ИБП, и почему даже самый лучший бесперебойник для ПК может оказаться бесполезным для твердотопливного или газового котла. А все потому, что бесперебойники выбирают не по принципу «понравился-не понравился», а учитывая разные технические характеристики.

Типы ИБП

В зависимости от особенностей функционирования выделяют следующие типы ИБП:

резервные;
линейно-интерактивные;
с двойным преобразованием.

Среди всех бесперебойников самые популярные и наиболее дешевые - устройства резервного типа. Когда нет никаких проблем с энергоснабжением, ток проходит через ИБП транзитом, в это же время заряжая его аккумулятор. Свою основную функцию он начинает выполнять, как только возникают проблемы с основным источником питания. Для перехода в активное состояние бесперебойнику в большинстве случаев требуется 10 миллисекунд. Устройство резервного типа продлевает работоспособность техники примерно на 5-10 минут. Такой ИБП считается лучшим для дома. Но есть у него и минусы. Он не выполняет функции стабилизатора (то есть не защищает технику от скачков напряжения), а также не подходит для продолжительного поддержания работы устройств.

Линейно-интерактивные бесперебойники отличаются от предыдущих как раз таки наличием стабилизатора. Что это значит? Когда напряжение в электросети отклоняется от нормы, ИБП силами трансформатора выравнивает имеющийся ток, без задействования аккумулятора. Но если стабилизировать напряжение не получается или возникают проблемы с электроснабжением, ИБП переводит технику на питание от аккумулятора. На переключение уходит в среднем 3 миллисекунды. Линейно-интерактивный бесперебойник обычно используют для компьютера и другой оргтехники, но в некоторых случаях возможно использование и для котла (хотя для таких целей лучше подходят модели, предназначенные исключительно для отопительных систем).

ИБП с двойным преобразованием – это так называемые бесперебойники online типа. Структура устройства предусматривает мгновенное переключение на аккумулятор и наоборот. Многие модели из этой группы также берут на себя роль стабилизатора напряжения. Online-ИБП – лучший выбор для чувствительной техники и серверов. Минус устройства – высокая цена. Но в защиту стоит сказать, что эти бесперебойники стоят своих денег.

Мощность

Современные бесперебойники отличаются не только по типу, но и по мощности. И самое время узнать, как рассчитать мощность подходящего ИБП. Отправной точкой для выбора является реальная потребляемая мощность техники, для которой нужен UPS. Покупка слишком мощного бесперебойника - пустая трата денег, а устройство недостаточной мощности не сможет корректно выполнять свою функцию.

Но прежде чем приступить к подсчетам, надо понять разницу между разными видами мощности. На электроприборах эта величина может быть указана в ваттах или в вольт-амперах. На UPS обычно только в вольт-амперах. В первом случае (Вт) цифра указывает номинальную (активную) мощность, во втором (ВА) - выходную (полную). Номинальная мощность определяется по формуле: выходная мощность умноженная на коэффициент мощности. А посему важно правильно рассчитать коэффициент мощности нагрузки. Эта величина указывает, какая часть мощности из предоставленной источником в реальности используется техникой. На практике значение этого коэффициента колеблется между показателями 0,1 и 1. В качестве примера можно взять компьютерные блоки питания, средний коэффициент мощности которых составляет 0,6-0,8, или серверы, системы хранения данных и сетевое оборудование, в которых этот показатель максимально близок к 1.

Теперь вернемся к бесперебойникам. В технических характеристиках любого ИБП указан его собственный выходной коэффициент мощности. Так вот, в правильно подобранном бесперебойнике он не может быть ниже, чем коэффициент техники, которая будет к нему подключена.

Второй показатель, на который следует обращать внимание, это выходная мощность ИБП (та самая, что измеряется в вольт-амперах), то есть максимально возможная мощность нагрузки. В идеале этот показатель должен быть на 25-30% больше, чем общая мощность приборов, которые будут подключены к UPS. Но чтобы корректно рассчитать цифры, мощность приборов придется из Вт перевести в ВА (по указанной выше формуле).

Продолжительность автономной работы

Этот показатель напрямую зависит от того, насколько правильно был проведен расчет мощности для ИБП. Но помимо этого, не менее важную роль играет емкость аккумулятора (способность накапливать электрозаряд). Среднее время работы ИБП в автономном режиме составляет 5-10 минут. Когда речь идет о «спасении» компьютерной техники, этого времени вполне достаточно для корректного завершения работы. Но более мощные модели UPS могут функционировать в автономном режиме даже до 12 часов.

Наличие разъемов

Подбор по параметрам мощности и емкости батареи – это хорошо. Но также не стоит забывать, что при покупке UPS важно обращать внимание на наличие необходимых разъемов и наперед рассчитать, сколько и каких понадобится именно вам. Помимо основных, некоторые модели ИБП имеют разъемы для защиты телефонных и сетевых линий от высоковольтных импульсов. Выходные разъемы бесперебойника должны совпадать с разъемами нагрузки. То есть если для ваших нужд необходим ИБП на евророзетку, то перед покупкой надо проверить не досталась ли вам модель с IEC разъемом, известным как компьютерная вилка.

Обычно на ИБП присутствует несколько розеток и разъемов. Среди них:

розетки для подключения устройств к аккумуляторной батарее (они бывают EURO «под вилку» и IEC под кабель питания);
розетки для подключения устройств к стабилизатору, минуя батарею;
разъемы для защиты телефонных и информационных линий;
разъемы для мониторинга и диагностики (COM, USB);
разъем для подключения ИБП к сети 220 В;
разъемы для защиты телефонной (RJ-11) и информационной сети (RJ-45);
разъемы для управления устройством с компьютера (RS-232).

Индикация

Данные о состоянии аккумулятора и режиме работы ИБП в разных моделях отображаются разными способами. В бюджетных устройствах эта функция возложена на светодиодные индикаторы. В более дорогих моделях уже присутствует ЖК-дисплей, на котором и высвечивается вся важная информация.

Смотрим на бренд

Последний пункт в нашем обзоре, но не последний по важности – выбор ИБП по бренду. Покупка бесперебойника от проверенной фирмы-производителя – это вовсе не дань моде и не погоня за брендами. И хоть во всех ИБП аккумуляторы рано или поздно придется менять (обычно через 2 года), но чем качественнее устройство, тем дольше оно послужит. Сегодня лидерами на рынке ИБП считаются такие производители, как Powercom, APC, Ippon, P-Com, Inelt, LogicPower, Luxeon, Mustek, Eaton, PowerWalker, выпускающие бюджетные и более дорогие линейки источников бесперебойного питания для дома.

Заключение

Теперь самое время подытожить. Итак, вы принадлежите к тем счастливчикам, которые редко сталкиваются со сбоями напряжения в электросети или отключением света, а в случае ЧП «спасать» придется только компьютер. В таком случае следует покупать ИБП резервного типа. Если ваша электролиния – это сплошные скачки напряжения, то, поверьте, дешевле будет купить линейно-интерактивный бесперебойник и не переживать, как отразятся скачки в проводах на компьютере и другой технике. Покупка дорогих ИБП с двойным преобразованием оправдана в том случае, если ваше задание заключается в создании условий для бесперебойной работы серверов или отопительной системы.

Если говорить о мощности, то для обычного компьютера впору ИБП с выходной мощностью в 350-500 вольт-ампер. Для геймерского ПК с двумя мониторами понадобится уже минимум 500-1000 ВА, а если к этой «компании» добавить еще и акустическую систему, потребуется UPS выходной мощностью не меньше 1500 ВА.

Если выбираете ИБП для котла по параметрам номинальной мощности и емкости аккумулятора, то для циркуляционного насоса на 90-150 Вт вполне хватит трехсотваттного бесперебойника, если система отопления использует два насоса, тогда ваш выбор - ИБП на 400-500 Вт (плюс 25-30% запаса).

Таких примеров можно привести сотни. Но еще раз напоминаем, что результат высчитывается всегда по одной и той же формуле: сумма мощности приборов + 20% (это минимум). А чем больше резерв мощности ИБП, тем дольше сможет работать ваша техника без основного источника питания. Это главное, что нужно понимать, выбирая ИБП для дома.

Расчет максимального тока разряда батарей производится по формуле:

Где:

P - номинальная выходная мощность ИБП;

cos (φ) - коэффициент мощности;

η - КПД преобразователя ИБП;

E - номинальное напряжение батареи;

N - количество батарей.

Для большинства моделей ИБП торговой марки SNR можно принимать следующие значения:

cos (φ) - 0,8;

η - 0,9;

E - 12В;

N - определяется конструкцией источника бесперебойного питания.

Номинальная емкость батарей определяется как

Где:

I - максимальный ток разряда батарей;
C - коэффициент разряда батареи в зависимости от времени (подбирается по таблице)*.

Время	5мин.	10мин.	15мин.	20мин.	30мин.	40мин.	50мин.	60мин.
Значение коэффициента			1,98	1,49	0,92		0,69	0,61
Время	2ч.	3ч.	4ч.	5ч.	6ч.	8ч.	10ч.	20ч.
Значение коэффициента	0,42	0,29	0,19	0,17	0,15	0,12	0,09	0,05

* - Данные значения коэффициента разряда батареи справедливы для всех батарей под торговой маркой «SNR».

Пример расчета: Вычисляем номинальную емкость батарей необходимую для обеспечения работы в течение 10 минут:

Округляем полученный результат в большую сторону до ближайшего стандартного значения номинала батареи, например 20Ач. Для обеспечения работы вышеупомянутого ИБП в течение 10 мин. от батарей, нам понадобится 16 батарей номинальной емкостью 20Ач.

Следует понимать, что полученный результат является оценочным, так как реальное время работы ИБП зависит от многих параметров (тип и состав нагрузки, КПД системы в целом и т.д.).

Как подобрать систему бесперебойного питания на .

В таблице представлены емкости батарей для бесперебойных источников питания и блоков дополнительных батарей к ним.

	7Ач
	14Ач
	7 Ач
	14Ач
	7 Ач
	14Ач
	7 Ач *
SNR-UPS-BCRT-1-MPL	14Ач
	7 Ач *

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.

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

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

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