Как выбрать ИБП для компьютера

Как выбрать аккумулятор для ИБП компьютера: параметры, примеры моделей

Аккумулятор в источнике бесперебойного питания (ИБП) компьютера является наиболее дорогим элементом. Конечно, речь идёт о простом ИБП 12 вольт для персонального компьютера, а не о каких-то дорогих и сложных промышленных моделях. При этом аккумулятор в ИБП является расходным материалом. В зависимости от условий эксплуатации он служит от 1 года до 3─4 лет. Как правило, к этому моменту само устройство питания находится в рабочем состоянии, и встает вопрос о замене батарее. В этой статье рассмотрим, какие бывают виды аккумуляторов для ИБП, по каким параметрам выбирать и рассмотрим некоторые модели.

Рассмотрим несколько ключевых характеристик, которые нужно учесть при выборе АКБ для источника бесперебойного питания.

Ёмкость

Ёмкость аккумуляторной батареи является одним из важнейших параметров. От её величины зависит время, которое компьютер сможет функционировать от источника бесперебойного питания, когда будет отключена бытовая электросеть. Это как раз то время, которое отводится пользователю на сохранение всех данных, корректное завершение программ и штатное выключение компьютера.

Ёмкость на этих аккумуляторных батареях чаще всего обозначается в ампер-часах. Эта величина измеряется в режиме 20-часового разряда. Поэтому рядом с обозначением ёмкости часто стоит подпись C₂₀. В ИБП персонального компьютера чаще всего встречаются АКБ ёмкостью от 7 до 12 Ач. Увеличение ёмкости напрямую связано с габаритами и весом аккумуляторной батареи. Чем больше ёмкость, тем больше масса и размеры.

По этой причине в ИБП вам нужно выбрать аккумулятор близкий по значению ёмкости к старому. Если возьмёте модель, существенно большую по ёмкости, то она просто не влезет на место. Если величина ёмкости будет значительно ниже, то время автономной работы уменьшится. Для разных моделей ИБП производители подбирают батарею в зависимости от времени автономной работы, которое она должна обеспечивать. Эти параметры связаны следующей формулой.

• T_{авт. работы} – время автономной работы, ч.
• U_акк – напряжение АКБ, вольт.
• C_акк – ёмкость АКБ, ампер-час.
• КПД_ибп – коэффициент полезного действия. От 0,8 до 0,95.
• К_гр – глубина разряда. От 0,8 до 0,9.
• К_де – коэффициент доступной ёмкости. Зависит от времени разряда: 0,7 (1 ч), 0,85 (2 ч), 0,95 (10 ч), 1 (20 ч).
• P_обор – суммарная мощность оборудования, подключенного к ИБП. Для компьютера обычно системный блок и монитор.

Пример для среднего компьютера. Мощность системного блока 550 ватт, монитора 40 ватт. Вычисление времени автономной работы для аккумулятора 12 В, 7 Ач.

Т = (12 * 7 * 0,85 * 0,85 * 0,7) / 590 = 0,072 ч или 4,5 минуты.

С помощью этой формулы вы можете подобрать для своего компьютера ИБП с подходящим аккумулятором, исходя мощности оборудования и требуемого времени автономной работы.

Разрядный ток

Величина разрядного тока определяет оборудование какой мощности можно подключить к ИБП. Лучше брать с запасом. В этом случае аккумуляторная батарея будет работать в щадящих условиях. Как вычислить максимальный разрядный ток?

В приведённом выше примере общая мощность компьютера была 550 ватт. В этом случае I_{разр max} равен 550 ватт / 12 вольт. Это около 46 ампер. Максимальный разрядный ток ИБП должен превышать это значение примерно в два раза.
Вернуться к содержанию

Напряжение

Напряжение аккумулятора для компьютерного ИП обычно составляет 12 вольт. Это стандарт питания для компьютерных системных блоков. Существуют и другие модели источников бесперебойного питания. Например, 6, 9, 24 В.

В любом случае напряжение аккумулятора должно полностью соответствовать старой модели. В некоторых ИБП большой ёмкости может использоваться несколько АКБ. Если их соединяют последовательно, то напряжение нового аккумулятора должно соответствовать заменяемому старому.

Внутреннее сопротивление

Этот параметр редко указывается в документации, и вряд ли вы его сможете проверить при покупке. Чтобы его оценить потребуется оборудование. Однако это важное значение указывает на качество аккумуляторной батареи. Чем сопротивление ниже, тем лучше АКБ. Внутреннее сопротивление зависит от площади рабочей поверхности аккумуляторных пластин. Это определяет, насколько хороший контакт имеет электролит с электродами. Кстати, максимальный разрядный ток, о котором было сказано выше, у аккумуляторов с высоким значением внутреннего сопротивления, всегда ниже.
Вернуться к содержанию

Электрохимическая система

Чаще всего в составе ИБП для компьютера работают свинцово-кислотные аккумуляторы типа AGM. Их особенность заключается в том, что электролит находится здесь в качестве пропитки стекловолоконных матов. Этот материал окружает пластины электродов и является не только связующим для электролита, но и выступает в роли сепаратора.

Аккумуляторные батареи AGM для источников бесперебойного питания подходят лучше всего, благодаря тому, что имеют оптимальное соотношение цены и электрических характеристик. Подробнее о технологии AGM читайте в этом материале.

Они могут практически без последствий испытывать глубокий разряд (желательно не разряжать более чем на 80%). Если автомобильные стартерные батареи AGM стоит довольно дорого, то АКБ для ИБП имеют небольшую ёмкость и стоят в пределах 1─1,5 т. р. за среднюю модель.

К группе свинцово-кислотных также относятся классические аккумуляторные батареи с жидким электролитом. Они не используются в компьютерных ИБП. Их можно встретить лишь в каких-нибудь крупных промышленных источниках бесперебойного питания. Там применяются разновидности аккумуляторных элементов с панцирными электродами. Панцирная сетка на них присутствует для укрепления активной массы на пластинах.

Ещё одна разновидность свинцово-кислотных АКБ ─ это GEL. Здесь раствор серной кислоты переведён в гелеобразное состояние с помощью добавки диоксида кремния. Эти модели имеют свои преимущества и недостатки, но они не встречаются в распространённых моделях компьютерных ИБП.

Стоит также сказать, что аккумуляторы щелочного типа в «бесперебойниках» для компьютера не используется. Никель─кадмиевые и никель─металлогидридные аккумуляторы способны отдавать большой ток, но совершенно не предназначены для работы в таком режиме.

В последнее время появляются ИБП на литий-ионных аккумуляторах. Однако пока это ещё экзотика.

К плюсам литиевых аккумуляторных батарей стоит отнести высокую энергетическую плотность, быстрое восстановления заряда, высокий разрядный ток. К проблемам можно отнести сильную потерю емкости при отрицательных температурах. Но при использовании в помещении это не является проблемой.

На сегодняшний день можно на однозначно рекомендовать приобретение «бесперебойников» на основе Pb батарей AGM. Впоследствии будет значительно проще и дешевле заменить отработавший аккумулятор.

При выборе аккумулятора советуем ориентироваться на таблицы совместимости, которые выпускают все уважающие себя компании, производящие ИБП. В них приведена информация по моделям и характеристикам АКБ, которые к ним подходят. Там же указаны аккумуляторные батареи, которые могут быть установлены в источник бесперебойного питания взамен штатной модели.
Вернуться к содержанию

Фирма-производитель

Сейчас подавляющее большинство компаний размещают производство в юго-восточной Азии. Поэтому АКБ для компьютерных ИБП, продаваемые под разными марками, вполне могут быть сделаны на одном и том же предприятии. Но всё равно имеет смысл ориентироваться на популярные марки, которые присутствуют на рынке уже давно. По крайней мере, у них хорошо работает отдел технического контроля и в продажу не попадает явный брак.

Среди менее популярных можно назвать вот такие.

• Powerman.
• Энергия.
• WBR.
• Sven.
• Восток.
• Ginzzu.
• Crown.

Под некоторыми из этих марок также выпускаются линейки различных моделей ИБП. Например, Ippon.
Вернуться к содержанию

Виды источников бесперебойного питания

В настоящее время на рынке ИБП присутствует огромное разнообразие таких устройств. Все они имеют различные технические характеристики, стоимость и конструктивные особенности. Но вся эта техника для резервного питания компьютеров делиться на три следующих основных типа.

1. Резервные источники. Основной функцией устройств этого вида является подключение к ПК внутренних аккумуляторных батарей ИБП при сбоях в подаче электроэнергии и возобновлении питания от сети после решения проблемы с аварийным отключением. Резервные бесперебойники относятся к источникам небольшой мощности, предназначенных для кратковременного питания ПК. Их можно назвать самыми простыми устройствами в плане технических возможностей и конструкции. В резервных ИБП отсутствует стабилизатор напряжения и это основной их недостаток, так как при любом понижении напряжения в сети он будет переключать ПК на питание от аккумуляторов, что окажет негативное воздействие на срок службы устройства. Эти бюджетные бесперебойники можно использовать для подключения к электросетям, где нет постоянных перепадов напряжения.
2. Линейно-интерактивные источники. Эти импульсные ИБП относятся к устройствам более высокого класса, чем резервные. Для них не страшны постоянные перепады напряжения в электрических сетях, так как внутренний стабилизатор источника автоматически подстраивается под существующий уровень электрического тока не переключая компьютер на питание от батарей. Только в случае максимального снижения напряжения в сети, импульсный блок перейдет на питание ПК от аккумуляторов. Это значительно увеличивает безотказный ресурс работы данного ИБП. Импульсные бесперебойники самые популярные устройства для аварийного питания стационарных компьютеров, так как они имеют лучшее соотношение цены и качества на рынке ИБП.
3. Блоки питания онлайн. Это самые мощные и дорогие источники бесперебойного питания стационарных компьютеров. Они являются устройствами с двойным преобразованием электрического напряжения. На входе переменный ток проходит процедуру выпрямления и становится постоянным, а на выходе выполняется обратный процесс преобразования в переменный ток необходимого напряжения. Такая технология позволила создать ИБП с самыми совершенными техническими параметрами, позволяющими обеспечить максимальную защиту ПК при аварийном отключении электроэнергии и скачках напряжения в сети. Онлайн-бесперебойники используются на серверных станциях для обеспечения беспрерывной подачи электроэнергии.

Внимание! Выбор неподходящего вида бесперебойника гарантированно обеспечит вам частую замену аккумуляторных батарей, особенно если электрическая сеть нестабильна. При постоянных скачках напряжения недорогое устройство часто переключается на автономную работу, что сокращает срок эксплуатации АКБ. В этом случае необходимо приобретать линейно-интерактивные модели ИБП!

Блоки бесперебойного питания высокого класса имеют в своей конструкции специальные электронные модули, которые обеспечивают прямую связь входа с выходом. Они называются байпасы и необходимы для экономии электроэнергии в безаварийном режиме работы.

Сколько требуется времени работы от батарей

Во время сбоя питания Вам понадобится достаточное время для корректного завершения работы систем или переключения на резервные генераторы. Вы можете добавить дополнительные батарейные модули для увеличения времени работы от батарей.

В случае снижение нагрузки возможно значительное увеличение времени работы от батарей. В общем случае, ИБП, работающий 5 минут на полной нагрузке, на половинной нагрузке будет работать 15 минут.

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.

Миф 4. Можно использовать автомобильные АКБ вместо штатных для удешевления защиты своего оборудования

Правда: Автомобильные АКБ при заряде выделяют водород и целый букет других вредных веществ, включая пары серной кислоты, поэтому не могут использоваться внутри жилых помещений и в офисах. Не зря на станциях техобслуживания для целей зарядки АКБ выделяют отдельный бокс с мощной вентиляцией. Кроме того, имеет место разное строение пластин под разные режимы эксплуатации: у автомобильных АКБ они рассчитаны на большие пусковые токи (собственно, автомобильные АКБ предназначены для пуска), а АКБ ИБП — на длительный разряд умеренными токами. АКБ на автомобиле 99,9% времени только подзаряжается, т.к. для питания потребителей используется генератор. Езда «на батарее» с вышедшим из строя генератором является для такой батареи редким аварийным режимом. Следовательно, автомобильная батарея в связке с ИБП прослужит значительно меньше своего обычного срока (5-7 лет).

Ещё для любителей экономии и/или «зелёной» энергетики: особенно сильно сократится срок службы автомобильной АКБ, если её пытаться использовать в связке с солнечной батареей и ИБП в режиме холодного старта для автономного электроснабжения загородного дома (т. е. когда днём солнечная панель заряжает батарею, а в тёмное время суток ИБП переключается в режим холодного старта и кормит домашних потребителей). АКБ для систем солнечной энергетики, как и стандартные батареи для ИБП, выполнены по гелевой схеме и рассчитаны на длительный и глубокий разряд, а вот для автомобильной АКБ это будет экстремальный режим, ведущий к разрушению пластин.

Вывод — сэкономить применением автомобильной АКБ не удастся, лучше следить за разными акциями поставщиков батарей и постараться подешевле купить штатную батарею для ИБП (или системы солнечной энергетики, соответственно).

Ограничения эксплуатации

При соблюдении условий эксплуатации сульфат свинца, образующийся на пластинах в результате процесса разряда аккумулятора, при заряде распадается без проблем. Однако, если оставить на долгое время разряженный аккумулятор, то сульфат свинца образует нерастворимую кристаллическую форму с повышенным электрическим сопротивлением (этот процесс называется сульфатирование или сульфатация). Таким образом площадь взаимодействия (пропитанного электролитом стекловолоконного материала с пластинами) уменьшается и АКБ приходит в негодность. По этой причине аккумуляторные батареи необходимо всегда хранить в заряженном состоянии. Поддерживать заряд в АКБ может быть проблематично из-за так называемого эффекта саморазряда. При этом эффекте аккумулятор разряжается без воздействия внешней нагрузки. Температура хранения оказывает непосредственное влияние на этот процесс (рис. 2). В следующей таблице приведена зависимость промежутка времени между полным зарядом АКБ и температурой хранения для сохранения необходимого минимального уровня заряда:

Температура хранения	Рекомендуемый период перезаряда батарей
20℃ или ниже	9 месяцев
20~30℃	6 месяцев
30~40℃	3 месяца

Рис. 2 – график зависимости потерь в емкости AGM АКБ от времени и температуры хранения.

Номинальной емкостью аккумулятора называется емкость, гарантированная заводом изготовителем при заданных условиях разряда. Зарядной емкостью называется количество электроэнергии, сообщаемое аккумулятору при заряде. Зарядная емкость приблизительно на 10-12% больше разрядной из-за необратимых процессов, протекающих при заряде и разряде. После окончания длительного хранения АКБ их емкость может опустится ниже номинальной. Полную емкость можно восстановить с помощью проведения нескольких циклов «заряд-разряд».

Температура так же влияет на работу свинцово-кислотных АКБ (рис. 3). Комнатная температура 20-23°С является оптимальной для их эксплуатации. Более высокая температура увеличивает интенсивность коррозии пластин, что уменьшает срок службы аккумулятора (каждые 10 градусов сокращают срок эксплуатации в 2 раза, но при этом увеличивают емкость). При низкой температуре происходит охлаждение электролита в аккумуляторе, что ведет к снижению скорости протекания электрохимических процессов и соответственно уменьшению емкости аккумулятора (примерно 1% емкости при уменьшении температуры от нормы на 1°С).

Рис. 3 – график зависимости емкости AGM АКБ от температуры работы, где СА – номинальная емкость от которой высчитывается зарядный ток хСА (х — коэффициент)

При избыточном заряде свинцово-кислотного аккумулятора повышенным током после окончания процесса распада сульфата свинца начинает происходить электролиз воды. При этом водород и кислород приобретают газообразное состояние и происходит так называемый процесс «кипения». Во время этого процесса вода преобразуется в пар и увеличивается плотность электролита, что может привести к деформации корпуса АКБ и выходу его из строя. Уровень напряжения в 2,4В на элемент при котором начинается процесс электролиза воды называют «напряжением газообразования». С целью предотвращения подобных разрушительных процессов в AGM аккумуляторах используются:

• зарядные устройства с автоматическим регулированием по напряжению, которые обеспечивают уменьшение зарядного тока при приближении к полному заряду батареи
• ограничение значения максимального напряжения заряда на уровне 2,35 В на элемент
• загущенный электролит, заключенный между пластин в стекловолоконном материале, который обладает значительно меньшей интенсивностью газообразования при кипении
• герметичный пластиковый корпус с регулируемым клапаном, удерживающий образовавшийся газ и гарантирующий его рекомбинацию (в случае образования избыточного давления водорода автоматический клапан выпускает излишки газа)

Благодаря вышеописанным свойствам потребление воды из электролита сильно ограниченно, поэтому в течении нормального срока службы АКБ замеры вязкости электролита и добавление воды не требуются. Этим обеспечивается простота эксплуатации, а также возможность установки ИБП с такими аккумуляторами в помещении, где работают или проживают люди. Именно безопасность использования делает батареи, построенные по технологии AGM или гель, прекрасным выбором для эксплуатации дома и в офисе.

Какими бывают ИБП

Есть три основных типа.

Резервный источник (back). По сути — простой аккумулятор, который запитывает устройства при отключении основного питания. Стабилизация напряжения здесь не предусмотрена. Источник реагирует не только на отключение, но и на незначительное падение напряжения. Контроллер считает, что просадка связана с отключением питания, и переходит в автономный режим.

Линейно-интерактивные источники (line-interactive). В основе резервный источник, но перед ним установлен стабилизатор напряжения. Он справляется со скачками, поэтому на незначительные изменения напряжения ИБП уже не реагирует, аккумулятор не подключается. Но при потере внешнего питания всё так же требуются миллисекунды для перехода на питание от батареи.

К линейно-интерактивным источникам есть смысл подключать не только компоненты компьютера, но и бытовую технику: ей вредна не столько потеря питания, сколько перепады напряжения. От сильных продолжительных скачков могут сгореть телевизор, холодильник, стиральная машина и другое оборудование. Для защиты от подобных инцидентов предусмотрены отдельные разъемы с сетевой фильтрацией, без резервного питания.

Устройства с двойным преобразованием (online). Самый совершенный тип, принцип работы которого отображен в названии. На входе устройства стоит выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный. К ветке постоянного тока подключен аккумулятор. Перед выходом установлен инвертор, преобразующий постоянный ток обратно в переменный.

Устройства с двойным преобразованием пропускают ток через себя во время зарядки или при скачках. При серьезных нарушениях питания они тут же начинают отдавать заряд

В результате аккумулятор подключен к цепи постоянно. То есть запитанные устройства гарантированно получают нужное напряжение без всяких скачков, а задержка при переключении на аккумулятор полностью отсутствует. Именно поэтому такой тип ИБП используют для работы с медицинским и серверным оборудованием.

Какой из трех вариантов выбрать? В идеале последний . Но такие ИБП довольно дороги и громоздки, поэтому для бытовых нужд подойдут линейно-интерактивные . Вариант с резервным источником рассматривают, если в сети относительно стабильное напряжение и питание пропадает очень редко. Но если у вас в доме пульсируют лампочки, то ни о каком стабильном напряжении речи не идет.