ИБП для компьютера — для чего нужен, как выбрать устройство

Блок бесперебойного питания: назначение и специфика работы бытового ИБП

Для сохранения работоспособности приборов при сбоях в сети используют блок бесперебойного питания. В зависимости от типа обслуживаемых потребителей и параметров электроэнергии нужно выбирать разные модели. Эти устройства востребованы, поэтому приобрести нужный по характеристикам экземпляр не составляет труда.

Но перед покупкой нужно самостоятельно разобраться в его особенностях, а не доверять этот вопрос заинтересованным в продажах менеджерам.

В этом материале мы рассмотрим устройство и особенности работы ИБП, а также расскажем о правилах его использования.

ИБП для компьютера

ИБП (англ. UPS) – отдельный внешний блок системы питания, обеспечивающий работоспособность компьютера при отключении напряжения в сети. Кроме этого, некоторые модели корректируют параметры электропитания компьютера при выходе их за допустимые пределы, что важно для увеличения срока службы компа.

Через ИБП к сети подключают стационарные компьютеры, сервера, устройства связи типа роутеров и маршрутизаторов.

Важно! Нет необходимости подключать через ИБП для компьютера ноутбук – аккумуляторная батарея, встроенная в корпус устройства, в автоматическом режиме защищает переносной компьютер от неполадок в сети.

Лучшие ИБП для компьютера

Источник бесперебойного питания для ПК выполняет сразу две основные функции: позволяет сохранить документы и файлы и правильно завершить работу техники, при отключении электроэнергии. Лучшими ИБП для персональных компьютеров стали линейно-интерактивные устройства и модели с двойным преобразователем. В отличие от простых резервных, эти источники бесперебойного питания выравнивают нестабильное напряжение, оперативно реагируя на изменения и помехи. Поэтому они отлично работают в тандеме с техникой, чувствительной к перепадам в сети.

Часто модели ИБП разработаны специально для ПК. На панели, кроме привычных розеток, расположены разъемы под компьютерные кабели для прямого подключения одного или нескольких потребителей.

1. APC by Schneider Electric Back-UPS BX800CI-RS

Известный американский бренд APC by Schneider Electric прославился легендарной надежностью своих изделий. Модель BX800 – это наиболее качественный бесперебойник для компьютера с возможностью одновременного подключения до 4х потребителей. Его широкий функционал, включающий в себя фильтрацию помех, защиту от высоковольтных импульсов, перегрузки и короткого замыкания гарантирует полную безопасность устройств. А также сохранение данных в случае сбоев в центральной сети. Высокий коэффициент полезного действия ИБП, составляющий 96.5%, убережет от излишних расходов на электричество при зарядке аккумулятора и работе в автономном режиме. Объективных недостатков у бесперебойника нет, а высокая стоимость обусловлена соответствующим качеством.

Достоинства:

• высокий КПД;
• множество защитных функций;
• автоматический предохранитель;
• продолжительное время работы от аккумулятора;
• экономичность;
• отличное качество сборки и комплектующих.

Недостатки:

2. CyberPower OLS2000EC

Отличный бесперебойник с высокой выходной мощностью подойдет не только для бытовых нужд, но и для обеспечения резервной электроэнергией целого офиса. Технические характеристики ИБП позволяют использовать его с энергоемкими потребителями, такими как сервера, охранные и пожарные системы, телекоммуникационные устройства. Дополнительное преимущество данной модели дает совместимость с генераторами и энергосберегающий ЭКО режим.

Достоинства:

• высокая мощность;
• режим сбережения энергии;
• возможность работы в паре с генератором;
• защита батарей от преждевременного выхода из строя.

Недостатки:

3. IPPON Back Power Pro II Euro 850

Надежный ИБП интерактивного типа позаботится о защите несохраненных данных на вашем компьютере и убережет технику от поломок при скачках напряжения в электросети. Встроенная батарея емкостью 9Ач обеспечивает почти двадцать минут автономной работы потребителей при 30% загрузке, что является одним из лучших показателей в классе. Время перехода между режимами составляет минимальные 2-6мс, которых достаточно даже для самых чувствительных электроприборов. Чтобы владелец получал полную информацию о работе системы, на корпусе бесперебойника есть функциональный дисплей, а в случае необходимости контроль можно осуществлять и напрямую, через подключенный ПК.

Достоинства:

• компактные размеры;
• встроенная АКБ;
• полное соответствие техническим характеристикам;
• полный спектр защиты;
• бесшумность;
• время работы;
• быстрая зарядка.

4. Powercom INFINITY INF-1100

Универсальный резервный источник бесперебойного питания может применяться для защиты бытовой и оргтехники, котлов отопления и других устройств, обеспечивающих комфорт жизнедеятельности. Оба выходных разъема безопасны для подключенных потребителей в любых нештатных ситуациях, будь то короткое замыкание или чрезмерные колебания нагрузки. Низкий уровень шума позволяет устанавливать источник бесперебойного питания в жилых помещениях, не боясь, что его работа будет мешать окружающим. По отзывам пользователей, ИБП очень надежен и неприхотлив в эксплуатации, от владельца требуется лишь первоначальная настройка, после которой вмешиваться в его работу не возникает необходимости.

Достоинства:

• надежность и простота управления;
• возможность установить дополнительную АКБ;
• полный спектр защитных функций;
• наличие информативного дисплея;
• надежность и практичность;
• высокая выходная мощность.

Недостатки:

• маленький, плохо читаемый дисплей.

5. IPPON Back Basic 850 Euro

Модель от одного из лидеров в области производства ИБП идеально подходит для защиты ПК. Устройство отличает защита от глубокого разряда АКБ, порт USB. Для монитора и ПК выведены специальные разъемы. При половинной нагрузке агрегат поддерживает работоспособность подключенного потребителя 2 минуты, чего достаточно для правильного завершения работы ПК и сохранения важных документов. Пользователи в отзывах подтвердили соответствие характеристик заявленным, отметив тихую работу и низкую цену для бесперебойника с USB-управлением. Из минусов – неудобное расположение порта USB и слишком громкий сигнал при отключении электричества.

Достоинства:

• самый недорогой вариант с USB-управлением;
• тихий в работе;
• наличие удобного ПО для управления;
• продолжительное время автономной работы;
• защита от перегрузки и высоковольтных импульсов;
• хорошее пассивное теплоотведение;
• соответствие заявленной мощности;
• низкая цена.

Недостатки:

• неудобное расположение разъема USB;
• громкий звуковой сигнал.

6. CyberPower BU1000E

Интерактивный бесперебойник для компьютера с четырьмя выходными разъемами, подключенными к батарее, оснащен защитными системами от высоковольтных импульсов и перегрузок. Конструкция источника бесперебойного питания в угоду стоимости была максимально упрощена, потому у него нет ЖК-дисплея и других увеличивающих цену опций. Однако на качестве и рабочих характеристиках производитель не экономил, благодаря чему изделие отличается высокой надежностью, большой выходной мощностью и полным набором регулировок. Как отмечают владельцы, это очень хороший ИБП, подходящий по своим возможностям для тех, кто ценит практичность.

Достоинства:

• автоматический предохранитель;
• компактная конструкция;
• 4 выхода;
• звуковой сигнал;
• бесшумность при работе.

Недостатки:

• долгая зарядка;
• переходит в автономный режим при малых отклонениях.

7. CROWN MICRO CMU-SP1200IEC LCD USB

Лучший интерактивный ИБП по соотношению цена-качество благодаря высокой выходной мощности подходит не только для защиты ПК, но и для работы в паре с более энергоемкими потребителями. Большое количество выходных разъемов питания полностью перекрывает обычные потребности в бесперебойном снабжении электричеством бытовых приборов. Стильный дизайн, яркое информативное табло устройства придутся по вкусу тем, кто любит современные технологичные гаджеты. Надежность и высокий ресурс этой модели подтверждены множеством хвалебных отзывов от покупателей.

Достоинства:

• функциональность;
• низкий уровень шума;
• дизайн;
• сочетание цена-возможности;
• большое количество выходов.

Недостатки:

• нет возможности полного отключения кнопкой.

Исследование ИБП с помощью осциллографа

А теперь – самое интересное.

Я провёл исследование с использованием осциллографа Fluke 124. Осциллограммы (форма импульсов и колебаний на выходе ups) привожу и комментирую ниже.

Back UPS. Осциллограмма при переходе с сети на батарею.

Что видно по этой временной диаграмме? Период 20мс, частота 50Гц, амплитуда 315В. Стоит отметить, что фаза синуса и генерируемых импульсов совпадает, что хорошо. При пропадании сетевого напряжения ИБП мешкается 5-7 мс, и затем идут импульсы, которые называются “квази-синус”. Вот они:

Back UPS. Напряжение на выходе при питании от батарей.

Осциллограф померял RMS напряжение (среднеквадратическое), оно соответствует норме. Однако, когда я измерил это же напряжение мультиметром, я получил значение 155 В. Почему на выходе UPS низкое напряжение?

Дело в том, что мультиметр меряет только первую гармонику с частотой 50Гц. Для синуса всё гладко. Но если измерять напряжение таких вот импульсов, надо мерять именно RMS, среднеквадратическое, иначе не будут учтены следующие гармоники – 100, 150, 200 Гц. А они составляют значительную часть энергии, до 30%. Эту особенность знают производители UPS, и чтобы не заморачиваться (и не повышать цену на свои изделия), выдают на наши приборы такие импульсы с амплитудой около 370В.

Подробнее об измерении среднеквадратического несинусоидального напряжения – на видео:

Вот укрупненный график, где видно, что напряжение после переключения сначала повышается на пол секунды до 400В, а потом стабилизируется:

Back UPS. Выход, длительность 2 секунды

А вот как меняется форма напряжения на выходе Back-UPS в момент перехода с батарейного на сетевое питание:

Back UPS, – Напряжение на выходе ИБП при переходе с батареи на сеть. Форма импульсов на выходе ups

Тоже фаза не меняется, всё замечательно. Подключал на выход ИБП пускатель 2-й величины, переключал туда-сюда режимы питания – пускатель втянут надежно, никаких проблем.

В качестве испытуемого был ИБП APC Back-500-RS, параметры на фото ниже:

Параметры Back UPS – задняя панель

Основные фирмы-производители ИБП для компьютеров

Разные производители предлагают модели ИБП для компьютера, цена устройств зависит от оснащения и определенного функционала. Самые популярные компании – Huawei, APС, Powercom, Bastion, Helior и CyberPower. Данные производители выпускают качественную и востребованную аппаратуру. Ориентируясь на производителей, можно выбрать оптимальный вариант устройства с учетом функциональности и стоимости.

Для домашнего применения и подключения основных видов техники подойдет вариант Ippon Back Comfo Pro 600 New. Для комнаты подростка больше подойдет вариант – Powercom WOW 850 U. Для оснащения домашнего кабинет больше подойдет модель APC by Shneider Electric. Если требуется подключить габаритное оборудование, то можно установить устройство с большой мощностью – PComPro 3 S.

Модели с двойным преобразованием

Три основные типа ИБП

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

Принцип действия бесперебойника такого типа очень простой:

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

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

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

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

Схема работы источника бесперебойного питания резервного типа.

Плюсы Standby UPS:

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

Недостатки:

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

Линейно-интерактивные ИБП



Пример линейно-интерактивного ИБП: модель AEG Protect ALPHA 1200

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

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



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





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







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





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



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

Плюсы line-interactive ИБП:

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

Недостатки:

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

ИБП двойного преобразования (on-line)



Пример ИБП с двойным преобразованием: модель EATON PW9130 1500VA.

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

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



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



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





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





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

Плюсы онлайн ИБП:

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

Недостатки:

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

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

Дополнительные опции

Производители стараются разнообразить ассортимент и выпускают модели с улучшенными характеристиками. Так, функция «Холодный старт» позволяет включить питание компьютера при отключенном сетевом источнике, что в некоторых случаях бывает необходимо и полезно. Удаленное администрирование вряд ли понадобится для домашнего устройства, а на рабочих компьютерах его использование будет целесообразным.



Для домашнего компьютера будет полезно присутствие фильтра питания и возможности подключения дополнительных батарей, простая схема замены батарей, вышедших из строя.

Характеристики

Выбирая ИБП, обратите внимание на его характеристики, чтобы купить наиболее подходящую по требованиям модель.

Мощность

Главный параметр, который показывает, устройство какой максимальной мощности можно подключить к ИБП. Если его мощность (суммарная мощность подключенного оборудования) выше показателя полной мощности источника (ВА) бесперебойного питания, он выйдет из строя. Формула для расчета мощности ИБП:

Мощность ИБП = мощность ПК (или сумма мощности всего оборудования) / 0,6 * 1,4.

• 0,6 — коэффициент перевода нагрузки из Вт (Ватт) в ВА (ВольтАмпер);
• 1,4 — коэффициент запаса по мощности для ИБП.

Время автономной работы

Зависит от емкости встроенного в бесперебойник аккумулятора. Для большинства моделей время автономной работы составляет 4-8 минут. Его хватит для закрытия программ и правильного выключения ПК.



У некоторых моделей время работы увеличено до 15-20 минут. Но при этом их стоимость выше.

Количество разъемов

Бюджетные модели имеют 1-2 гнезда для подключения внешнего оборудования (системный блок и монитор). Но более дорогие ИБП оборудованы большим числом розеток и дополнительными разъемами, в том числе USB или RJ-45.



Программное обеспечение

Некоторые источники бесперебойного питания поставляются со специальным ПО, которое мониторит его работу. Если в отсутствие пользователя выключили свет, оно закроет работающие программы и безопасно выключит компьютер.

Средства управления

Кроме звуковых сигналов, которые подает ИБП во время работы или при отключении электричества, и светодиодных индикаторов некоторые модели оборудованы дисплеем. На нем отображается информация о состоянии бесперебойника. С помощью дисплея пользователь может настроить оборудование на определенный режим работы.



Некоторые модели имеют съемные аккумуляторные батареи, которые можно заменить, если они пришли в негодность.