Как выбрать источник бесперебойного питания

Как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера

Одна из причин, по которой горят комплектующие компьютера или другие электротехнические бытовые приборы — это перепады напряжения в сети. В квартирах подаётся переменный ток напряжением 220 В, который колеблется в пределах 6-24 В. Но вредно для гаджета несколько перепады напряжения в сети, сколько резкое отключения подачи электроэнергии. Для того, чтобы сгладить перепады напряжения, а также дать возможность отключить компьютер стандартно, когда случилось аварийное отключение, и был разработан источник бесперебойного питания. ИБП — это техническое устройство, задача которого гасить перепады напряжения и частоты, а также даёт возможность безопасного отключения компьютера. Ниже рассмотрим, как выбрать бесперебойник, какие параметры важны при покупке.

На рынке электроприборов есть три типа приборов бесперебойного питания. Каждый из них имеет свои недостатки и достоинства, разница и в стоимости. Выбор ИБП по типу:

1. Офф-лайн бесперебойник (off-line). Простой прибор, который работает на измерении входного напряжения. Такое устройство не предназначено для стабилизации напряжения, а срабатывает только в случае, если данные выходят за пределы установленных единиц. То есть, если ваш компьютер нормально работает при напряжении 210-230 В, то ИБП не будет срабатывать, но как только напряжение упало или поднялось ещё на вольт от указанных параметров, тогда гаджет переходит на работу от аккумулятора бесперебойника.

Недостатки такого устройства:

• Не стабилизирует напряжение постоянно в случае необходимости. Срабатывает не сразу, а через 10 мс, что связано с необходимостью сравнить входящие параметры с установленными. А 10 мс иногда бывает достаточно, чтобы привести к аварийному отключению и выходу из строя комплектующих компьютера.
• При частых амплитудных колебаниях уменьшается сроки эксплуатирования прибора.
• Рекомендуется использовать в домах со стабильной подачей электроэнергии, не желательно покупать для квартир старого фонда.

Преимущества off-line источника бесперебойного питания:

• Низкая себестоимость.
• Работает практически бесшумно.
• Потребляет мало электроэнергии.
• Не требует установки дополнительного программного обеспечения на компьютер.

1. Линейно-бесперебойный источник питания (line-interactive). Более сложное техническое оборудование, в схему которого включен стабилизатор на основе автотрансформатора. Благодаря такой конфигурации прибора, ИБП может стабилизировать напряжение на выходе, основываясь на данных параметров при входе. Большинство приборов линейно-бесперебойного источника питания срабатывают при колебании сети в 10%, что обеспечивает особенную точность.

Основной недостаток — это стоимость устройства, которое может быть в несколько раз дороже от типа off-line ИБП. Второй недостаток, что при работе линейно-бесперебойного источника питания и одновременном подключении других приборов, за счёт искусственной стабилизации напряжения, могут не срабатывать предохранители в щитке.

Преимущества выбора бесперебойника для компьютера line-interactive:

• Универсальный вариант для использования в домах, где нестабильная подача напряжения, особенно для квартир в старом жилом фонде.
• Время срабатывания при отключении или резких перепадах напряжения 2-5 мс.
• Работает, как аварийный источник питания в случае полного отключения электроэнергии.
• Стабилизирует напряжение на входе в компьютерную систему.

1. On-line ИБП. Из-за двойного контура преобразования напряжения в постоянный ток, а потом снова в переменный, также называется бесперебойник двойного контура или беспрерывного действия. Имеет сложную схему строения, содержащую в себе: выпрямитель, корректор коэффициента мощности, преобразователь DC/DC. Бесперебойный источник питания постоянно выравнивает показания напряжения, поэтому выдаёт стабильный параметр бесперебойно. Уместно устанавливать On-line ИБП для стабильной работы серверов, центров обработки данных, дата-центров, вычислительного и коммуникационного оборудования.

Недостатки On-line источника питания:

• Затраты на электроэнергию за счёт большего поглощения устройством.
• Высокая себестоимость из-за сложной конструкции.

Преимущества On-line ИБП:

• Постоянно и беспрерывно стабилизирует показатели напряжения и частоты на выходе.
• Переключение на работу аккумулятора ИБП со скоростью в 0 мс.
• Фильтрация любых импульсов и высокочастотных колебаний поступающих из электросети.

Подведём итог, как выбрать источник бесперебойного питания для компьютера по типу. Если в сети не наблюдается колебание напряжения, выходящее за пределы параметров, которые компьютер нормально выдерживает, то вы можете выбрать самый дешёвый вариант off-line ИБП. Оптимальный вариант для поддержки стабильной работы компьютера — линейно-бесперебойный источник питания. Для серверов и другого коммуникационно-вычислительного оборудования, которое нуждается в повышенных требованиях к качеству электропитания, предпочтительнее выбрать On-line ИБП.

Важные характеристики ИБП

Тип ИБП

Все источники бесперебойного питания можно разделить на три типа.

Резервные ИБП. В продаже уже почти не встречаются — они не очень надежны, а переключение с питания от сети на питание от батареи в них происходит слишком медленно.

Интерактивные ИБП. Они имеют встроенный трансформатор для стабилизации перепадов напряжения, так что переключение на батарею в сравнении с резервными происходит гораздо реже. Кроме того, само переключение происходит заметно быстрее.

ИБП с двойным преобразованием. Это дорогие, но необычайно эффективные «бесперебойники», которые очень хорошо стабилизируют напряжение и в случае чего переключаются на батарею очень и очень быстро.

Выходные разъемы питания

Главные типы выходных разъемов питания — CEE 7 (стандартная евророзетка) и IEC 320 C13 (трехконтактный выход питания для компьютера). Естественно, выбирать конкретную модель нужно с учетом ваших потребностей (для обычного ПК нужно как минимум два разъема — для самого компьютера и для монитора).

Диапазон входного напряжения

Этот параметр характеризует то, при каком напряжении в стационарной сети ИБП будет переключать подключенные клиенты на батарею. Чем чаще происходит это переключение, тем быстрее будет изнашиваться аккумулятор. Параметры вашей сети питания лучше замерить или узнать из проверенных источников заранее.

Время работы при полной нагрузке

Большинство не слишком дорогих ИБП при полной нагрузке могут работать на протяжении всего пары минут. При этом они четко и громко оповещают пользователя о проблеме, так что сохранить всю важную информацию и «правильно» отключить компьютер вы должны успеть. За дополнительные минуты (5 и более) придется сильно переплачивать. Впрочем, при неполной нагрузке время автономной работы обычно значительно увеличивается.

Мощность

Пожалуй, одна из главных характеристик любого источника бесперебойного питания. Сумма потребляемой мощности подключенных устройств ни в коем случае не должна превышать 70-80% мощности самого ИБП! Комфортный запас в 20-30% нужен потому, что часть мощности при преобразовании и других процессах теряется, превращаясь в тепло.

Какая же мощность вам нужна? Лучше всего использовать какой-нибудь онлайн-калькулятор (не забудьте прибавить мощность, потребляемую монитором!). Если компьютер у вас уже есть, то можно взглянуть на мощность его блока питания — правда, во многих случаях она будет излишней, а реальное потребление (даже при максимальной нагрузке) будет ниже.

200 Вт хватит для старых консолей вроде PlayStation 4 и Xbox One, 300 Вт — для консолей текущего поколения вместе с не слишком большим телевизором. 400 Вт — неплохой порог для обычных офисных и домашних развлекательных компьютеров с монитором. 600 Вт — это уже подходящая мощность для вполне быстрых игровых ПК с монитором. 800 Вт хватит для еще более мощных ПК, а 1000 Вт — и для такого компьютера, и для монитора, и для телевизора.

ПО и интерфейсы

Многие модели ИБП можно подключить к компьютеру с фирменным ПО с помощью отдельного USB-порта (не стоит путать с USB-портами для зарядки мобильных устройств). Это самое фирменное ПО можно использовать и для индикации переключения, и для автоматического корректного выключения ПК. Некоторые ИБП также позволяют с помощью этого ПО наблюдать за параметрами питания и даже изменять некоторые настройки. Удобно, но не критично.

Гарантия

Гарантия производителя покрывает и сам ИБП, и батарею внутри (если он поставляется с установленной батареей). «Смерть» аккумулятора в пределах срока гарантийного обслуживания (обычно составляет около 3 лет) будет не такой страшной — заменить ее должны бесплатно.

Миф №2. Если «тренировать» батарею ИБП, периодически ее разряжая, то это продлит срок её службы

Этот миф ведёт свою историю с приёмов продления жизни древних поколений автомобильных аккумуляторных батарей (АКБ). Идея такова: раз в ИБП стоят свинцовые батареи и автомобильные АКБ тоже свинцовые, то почему бы не попробовать применить одинаковую методику продления их срока службы? В советское время в журнале «За рулём» была рубрика «Советы бывалых», в которой автолюбители делились подобным опытом продления срока службы АКБ (даже тогда этот опыт был весьма спорным).

Правда: Производители ИБП не рекомендуют подобные процедуры, ибо они неэффективны. Более того, считается, что глубокий разряд сокращает жизнь свинцовых батарей в ИБП.

Важно соблюдать простейшие правила эксплуатации батарей ИБП:

• полностью зарядить перед первым включением;
• соблюдать температурный режим (по возможности установить ИБП в прохладном месте, на расстоянии от радиаторов отопления, не накрывать);
• использовать расширенные настройки ИБП для управления зарядом АКБ (если такие есть).

Поскольку вода не может быть добавлена в свинцовые батареи для ИБП, рециркуляция воды внутри АКБ имеет решающее значение для срока службы, а любой фактор, который увеличивает скорость испарения или потери воды, например, повышенная температура окружающей среды или тепло от зарядного тока, укорачивает жизнь АКБ. Вот более подробный список:

• разрушение положительных пластин — распространённая причина окончания срока службы свинцовых батарей ИБП, этот процесс является результатом нормального старения элементов внутри батареи;
• пересыхание электролита ввиду длительного перегрева АКБ: производитель рассчитывает срок службы свинцовой батареи для условной номинальной температуры окружающей среды 25 °С, любое отклонение от этой температуры может или изменить производительность батареи, или сократить срок её службы (по данным Eaton, каждые 9 °С свыше 25 °С уменьшают срок службы батареи примерно на 50%);
• температура окружающей среды ниже 25°С может продлить срок службы АКБ, но уменьшит время автономной работы ИБП в случае перебоя в электроснабжении;
• если свинцовая батарея ИБП находится на хранении вне ИБП, то её следует полностью зарядить и далее повторно заряжать не реже, чем один раз в полгода; важное значение имеет пониженная температура в месте хранения, в идеале от +5 до +10°С, но не рекомендуется хранить АКБ при отрицательных температурах, т. к. велик риск пропустить срок подзарядки, тогда электролит в разряженной батарее может замёрзнуть, повредив и пластины, и корпус батареи.

А есть ли еще какие-то варианты по продлению срока службы АКБ, кроме как «держать в прохладном месте»? Да, и таких методов два — с ограниченным эффектом и кардинальный.

Начнём с ограниченного варианта. Свинцовые батареи применяются в ИБП уже более 30 лет, а за это время предпринимались неоднократные попытки найти способы продлить жизнь АКБ, изменяя режим заряда. В целом это удалось сделать, и уже порядка 10 лет во многих моделях ИБП корпоративного класса применяется особая методика заряда АКБ.

Примером может служить технология зарядки ABM (Advanced Battery Management) компании Eaton, значительно (до 50%) продлевающая срок службы свинцовых батарей благодаря использованию сложного режима заряда: поскольку типичный ИБП большую часть времени эксплуатируется в холостом режиме нагрузки на батарею, то технология ABM производит заряд батарей лишь по необходимости. Большую часть времени батарея функционирует в режиме «отдыха» и подзаряжается в рамках определённых временных интервалов.

График зарядки батареи ИБП по технологии АВМ

Традиционный метод заряда (постоянная подзарядка слабым током) в сравнении с АВМ быстрее высушивает электролит и ускоряет процесс коррозии пластин. В дополнение при использовании АВМ обеспечивается более тщательный контроль за сроком замены батарей, что важно для корпоративных клиентов. В ИБП производства Eaton технология АВМ используется в устройствах 5-й серии и более старших моделях.

И, наконец, кардинальным способом продления жизни АКБ является переход на литий-ионные батареи. Это новый перспективный тип батарей, в ИБП Eaton такие батареи доступны, начиная с определённых моделей 5-серии. Литий-ионные АКБ служат до 10 лет, у них слабый саморазряд, они имеют меньший вес и бо́льшую ёмкость в сравнении со свинцовыми АКБ аналогичного типоразмера, а также, на порядок большее количество циклов заряда-разряда. К примеру, Eaton считает, что для стоечного ИБП модели 5P 1U 1500 VA UPS в расчёте на 8 лет эксплуатации применение одной литий-ионной батареи вместо 2-3 свинцовых приведёт к экономии порядка 600 долларов США.

Как рассчитать мощность ИБП?

Для того, чтобы правильно выбрать бесперебойник, необходимо посчитать общую мощность оборудования, которое вы собираетесь к нему подключить. Значения мощности можно уточнить в технических характеристиках (паспорте или инструкции к технике).

• компьютер на 250 Вт,
• монитор LCD на 60 Вт,
• кондиционер на 2000 Вт (cos φ = 0,8).

Здесь есть один момент: даже если мощность всех устройств выражена в одной единице, в данном случае в Вт, подсчитать нужно две мощности: в вольт-амперах и ваттах.

Мощность в вольт-амперах и ваттах — в чем разница?

Мощность, которая выражается в вольт-амперах (ВА, VA) называют полной мощностью. Она показывает реальную нагрузку оборудования, с учетом активной и реактивной.

Мощность, которая выражается в ваттах (Вт, W), называют активной мощностью.

Это две разные величины, и обе нужно учитывать при выборе ИБП нужной вам мощности. Это особенно важно, если вы собираетесь подключать к ИБП реактивную нагрузку, так как в таком оборудовании полная и активная мощность могут серьезно отличаться.

Расчет мощности в вольт-амперах.

Для пересчета активной мощности (в ваттах) в полную мощность в вольт-амперах используем формулу:

• VA — полная мощность,
• W — активная мощность,
• P — коэффициент мощности оборудования.

Если оборудование относится к активной нагрузке, а это практически все сетевое, телекоммуникационное оборудование, приборы освещения и обогрева, то есть техника без индуктивности, без реактивной мощности, а также компьютерная техника с блоками питания с регулировкой коэффициента мощности (APFC), то коэффициент можно принять равным 1, или лучше с небольшим запасом — 0,95.

Если вы собираетесь подключать к ИБП лазерный принтер, кондиционер, люминесцентные лампы — оборудование, в котором есть электродвигатели и тому подобное, все, где есть индуктивность и реактивная мощность, а также компьютеры с блоками питания без APFC, то коэффициент мощности нужно посмотреть в паспорте устройства или на наклейке на задней стенке. Для такой техники его чаще всего указывают. Обозначается коэффициент мощности как Power Factor (PF) или cos φ .

В том случае, когда производитель не указал значение коэффициента мощности, но нагрузка однозначно не является полностью активной, можно взять наиболее распространенную величину: 0,7.

• для компьютера с монитором:(250+60)/0,7 =442 VA,
• для кондиционера: 2000/0,8 =2500 VA,
• Вместе: 2942 VA.

Расчет мощности в ваттах.

Чаще всего встречается самый простой случай — когда мощность в ваттах, ее также называют активной мощностью, уже указана в документации к оборудованию. Если нет, можно пересчитать мощность из вольт-амперов в ватты, используя ту же методику, что и для полной мощности.

• компьютер с монитором — 310 Вт,
• кондиционер — 2000 Вт,
• Вместе: 2310 W.

Запас мощности

Во-первых, нужно учесть, что ИБП не должен работать с максимальной загрузкой. Разные производители советуют разный запас мощности, в среднем бесперебойник не должен быть загружен больше чем на 70-80% от максимума. Значит, нам нужно «накинуть» еще хотя бы 20% на расчетное потребление подключенного оборудования.

Также нужно учесть возможный апгрейд техники (хотя бы 10%). Установка более мощной видеокарты в компьютер, замена монитора на модель большей диагонали — все это повлечет за собой увеличение потребляемой мощности, как активной, так и полной.

Посчитаем запас для нашего оборудования.

Полная мощность: 2942+20% + 10%= 3883 VA.

Активная мощность: 2310+20% + 10% = 3049 W.

Итак, выбранная нами перед этим модель ИБП не подходит, ведь там всего лишь 3000VA и 2700W.

Но и это еще не все.

Пусковые токи

Оборудование, имеющее электродвигатели, насосы, компрессоры, отличается от обычного тем, что в момент включения потребляет в 3-7 и выше раз большую мощность, чем обычно. Это и есть так называемые пусковые токи. Если не учесть их наличие при расчете мощности и взять ИБП, который не выдержит эту нагрузку, то бесперебойник в лучшем случае будет выключаться при включении такой техники, в худшем — сгорит.

Пусковые токи есть также у устройств, которые содержат инерционные элементы или катушки индуктивности. Например, обычные лампочки накаливания и люминесцентные лампы при включении потребляют гораздо большую мощность, чем во время работы. Другое дело, что изначально это малые величины, и если мы говорим о нескольких лампах, такой пусковой ток можно не учитывать. Если же речь идет, к примеру, об огромном помещении с сотнями ламп, то скачок мощности может быть довольно заметным.

Большинство моделей ИБП рассчитаны на перегрузку, но редко больше чем на 150%. Опять же лучше перестраховаться и ориентироваться на меньшую, чем указано в паспорте, например, 120-130%.

В нашем примере наибольшее значение имеют пусковые токи кондиционера. Допустим, они в 3,5 раза превышают обычную мощность, тогда мы имеем 7кВт активной и 8,75 кВА полной нагрузки при старте.

Пусковые токи компьютера и монитора в этом примере рассматривать не будем, так как вероятность одновременного старта всего оборудования чрезвычайно мала (или же можно целенаправленно избегать такой ситуации).

Итого расчетная мощность ИБП, который нам нужен:

Полная:

8750 (кондиционер) + 442 (комп и монитор) + 10% на апгрейд + 20% запас = 12133 Ва (12,1 кВА).

Активная:

7000 (кондиционер) + 310 (комп и монитор) + 10% на апгрейд + 20% запас = 9650 Вт (9,6 кВт).

Сбросим 30% на перегрузочную способность, которую должен взять на себя ИБП.

Итого, вместо бесперебойника на 3000 VA, который был нам нужен на первый взгляд, на самом деле требуется купить мощный ИБП не менее, чем на 9300 VA/7420W.

Такие бесперебойники можно найти только в линейке дорогих.

И вот в этом месте стоит задуматься о целесообразности покупки ИБП примерной стоимостью выше 80 000 грн для кондиционера c ценником, к примеру, 5 000 грн 🙂

Именно из-за большой величины пусковых токов мало кто покупает ИБП для холодильников, стиральных машин и прочей подобной техники. Это просто экономически нецелесообразно.

Выбросив кондиционер из нашего примера, получим гораздо более адекватную величину нагрузки: ≈580 VA (400W) (пусковые токи для компьютера и монитора не считаем, так как они чаще всего покрываются перегрузочной способностью стандартного ИБП).

Для этих целей вполне подойдет, к примеру, APC Back UPS ES 700VA.

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.