Какие приборы можно подключать к ИБП? Что нельзя подключать к бесперебойнику

Какие приборы можно подключать к ИБП? Что нельзя подключать к бесперебойнику?

Источники бесперебойного питания — на какие электробытовые приборы они рассчитаны?

Какие приборы можно подключать к ИБП?

Что нельзя подключать к бесперебойнику?

Что можно подключать к ИБП?

Что, кроме компьютера можно подключать к ИБП? Если обратиться к официальным ресурсам производителей, то там рекомендуют подключать такую технику, как собственно компьютерное оборудование (системный блок, монитор, дисковые хранилища и т.д.), а также различное сетевое оборудование (коммутаторы, роутеры, модемы и т.д.), терминалы (банкоматы, кассы и т.д.), и даже бытовую технику (телевизоры, звуковые системы и т.д.). Такое оборудование, как сканер, подключается только к сетевому фильтру. Для принтеров нужно учитывать следующее. Если принтер имеет небольшую мощность (матричный или струйный, формата А3 - А4), тогда его можно подключить к бесперебойнику - через специально выделенный на задней панели разъем (белого цвета и обозначен значком "принтер"). Лазерный принтер имеет мощность до двух киловатт и более, поэтому его нельзя подключать к ИБП, а только через фильтр. Дорогие цветные лазерные принтеры подключают через мощные ИБП среднего класса (от трех киловатт и более).
Ни в коем случае нельзя подключать к ИБП лазерные принтеры (если их мощность 2 кВт и более), сканеры, копировальные аппараты, МФУ, пылесосы, любые электронагревательные приборы - кипятильники, паяльники, грелки, микроволновки и т.д. Вендоры говорят, что в случае подобных "несанкционированных" подключений ИБП может из-за перегрузки выйти из строя, гарантия, соответственно, также становится недействительной.
Каков в этом общий смысл? Все "запрещенные" приборы являются потребителями высокой мощности, причем со скачкообразными пиками. А в силу того, что среднестатистический ИБП - суть дешевое решение для дома, то оный, разумеется, такой нагрузки не выдерживает и банально ломается (горит схемотехника). Т.е. чем ИБП мощнее (но и дороже), тем больше шансов у него выжить после подключения к нему, например, утюга. В любом случае, если после включения пылесоса ваш бесперебойник задымился, то в гарантии вам, скорее всего, откажут. Каков критерий отказа в гарантии? Если после вскрытия пациента обнаруживаются электромеханические (электролитические и т.д.) повреждения, сплавленные элементы, то вариант, как правило, один - платный ремонт.
Впрочем, существуют решения, специально рекомендованные производителем для резервирования подключения, скажем, газовых котлов, которые являются теми самыми потребителями высокой мощности. Это, например, APC Smart UPS XL 750ВА (стоимость около 13000 рублей) или APC Smart UPS RT 1000ВА (стоимость около 22000 рублей.).
Классификация ИБП.
Характеристики ИБП различаются по схемам построения: резервный (off-line), интерактивный (line-interactive) и онлайн (on-line).
Резервный ИБП.
Принцип работы резервных ИБП (другое обозначение Standby - автономные) заключается в питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании (рис. 1). Батареи автоматически подзаряжаются при работе ИБП от сети. Эффективность в 55% случаев проблем с питанием.

Рис. 1.

В большинстве компьютеров в настоящее время используются так называемые источники питания коммутируемого типа, позволяющие выдержать короткие провалы основного питания за счет накопления относительно небольшого количества энергии во встроенных конденсаторах. Это означает, что допускается использование резервных ИБП, поскольку небольшое время задержки (порядка нескольких миллисекунд) при переходе питания от основной сети на батарею ИБП не является критичным фактором.
Используемые в основном в маломощном спектре мощностей резервные ИБП являются простейшими и экономичными. Они обеспечивают лишь частичное фильтрование сетевого напряжения, что означает отсутствие действительно "чистого" электропитания для подключенной нагрузки. Если значение входного напряжения падает ниже определенного уровня, переключатель, встроенный в ИБП, соединяет батарею с инвертором, преобразующим постоянное напряжение батареи в переменное, которое подается на нагрузку.
Время срабатывания переключателя составляет 2-20 мс, в этот период напряжение в нагрузку не подается. Это может оказать нежелательное воздействие на чувствительную нагрузку, однако, большинство ПК способны выдержать такой перебой напряжения. Поэтому резервные ИБП являются наилучшим решением для поддержки некритичного к питающему напряжению оборудования небольшой мощности, такого как факсимильные аппараты, ПК и другого.
Интерактивный ИБП.
Принцип работы интерактивных ИБП (иногда обозначают Smart UPS) полностью идентичен резервным, за исключением того, что интерактивный источник бесперебойного питания осуществляет ступенчатую стабилизацию напряжения посредством коммутации обмоток автотрансформатора (рис. 2). Эффективность таких ИБП в 85% случаев проблем с электропитанием.

Рис. 2.

Интерактивные ИБП обеспечивают стабилизацию сетевого напряжения и его фильтрацию, т.е. подавление всплесков напряжения и в некоторой степени искажения формы напряжения. Одной из важных особенностей интерактивных ИБП является наличие на входе автотрансформатора, стабилизирующим входное напряжение в пределах ±25% его отклонений, при этом выходное напряжение остается относительно постоянным. При нормальном сетевом напряжении заряд батареи осуществляется автоматически. При пропадании входного напряжения или его выходе за допустимые пределы, статический переключатель подключает инвертор к цепи питания нагрузки. Это делает интерактивный ИБП лучшим решением по сравнению с резервными моделями, а так же более экономичным по сравнению с моделями онлайн, в том случае, если качественная фильтрация напряжения питания не является столь существенной.
Интерактивные ИБП лучше всего подходят для поддержки сетевого и удаленного оборудования, чем резервные ИБП и могут служить средством защиты важных рабочих станций, серверов и межсетевых устройств, таких, как маршрутизаторы и коммутаторы.
Онлайн ИБП.
Принцип работы онлайн ИБП (иногда обозначают VFI - Voltage Frequency Independence) построен на двойном преобразовании электропитания: входное напряжение трансформируется в постоянное при помощи выпрямителя, а затем обратно в переменное при помощи обратного преобразователя - инвертора (рис. 3). Постоянное напряжение на выходе выпрямителя также используется для заряда батарей.

Благодаря такой схеме работы, в отличие от резервных и интерактивных ИБП, нагрузка онлайн ИБП всегда запитывается от инвертора, который генерирует действительно "чистое" синусоидальное электропитание, стабилизированное по напряжению, частоте и форме сигнала. Также такая схема работы обеспечивает мгновенное (время равно "0") переключение питания нагрузки на батареи при пропадании сетевого напряжения или его выходе за допустимые пределы по напряжению и частоте.
Отличительной особенностью онлайн ИБП является их возможность компенсировать значительные провалы входного напряжения за сч т частичного использования энергии батарей, в этом случае падение напряжения на выходе выпрямителя соответственно компенсируется напряжением батарей, т.е. суммарное напряжение на входе инвертора оста тся неизменным по величине.
В онлайн ИБП присутствуют две байпасных линии: статический байпас и байпас технического обслуживания. В случае выхода источника бесперебойного питания из строя, статический байпас автоматически переключает нагрузку на питание от сети, тем самым, повышая над жность системы электропитания. Технический байпас позволяет проводить техническое обслуживание ИБП без отключения нагрузки от сетевого питания.
Онлайн ИБП являются самым совершенным на сегодняшний день решением, позволяющим полностью защитить нагрузку от всех существующих неполадок электропитания. Они рекомендуются для электропитания особо критичного оборудования: файловых серверов, рабочих станций, локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания. В табл. 1 обобщены сведения о трех типах ИБП, описанных выше.

Схемы бытовых ИБП переменного тока

Устройства подключаются к обычной однофазной сети 220 вольт. По функциональной схеме существует три разновидности:

• оффлайн (offline) или резервные – бюджетный вариант;
• линейно-интерактивные;
• онлайн (online) – с двойным преобразованием (наиболее дорогие).

Структурная схема источника бесперебойного питания с двойным преобразованием представлена ниже:

Эти приборы, помимо высокой стоимости отличаются низким КПД: много энергии преобразуется в тепло. Чем же обосновано использование таких устройств? Главный плюс заключается в моментальной реакции на отключение основного источника питания. Далее – схема ups линейно-интерактивного типа:

Этот вид ИБП представляет собой обычный автотрансформатор, у которого обмотки соединены напрямую, что обеспечивает стабилизацию напряжения. Однако подобные устройства уже включены в большинство бытовых приборов, и, если в вашей сети отклонения от номинального напряжения небольшие, то нет смысла покупать дорогое линейно-интерактивное изделие. Можно обойтись обычным оффлайн, схема ибп 12 в которого представлена ниже:

Переключение в резервный режим в подобных бесперебойниках происходит чаще всего с помощью механического реле, чтобы не удорожать конструкцию. Если деталь качественная, ее хватит на весь период работы блока. Если реле дешевое, то выход из строя ИБП чаще всего происходит именно из-за него.

Расчет времени работы ИБП

Время работы от UPS, как уже было указано выше, зависит не только от потребления, но и от емкости установленной в нем АКБ. Она указывается в списке характеристик и непосредственно на аккумуляторе.

Здесь расчет еще проще, чем в случае с мощностью:

[время работы] = [емкость АКБ] * [напряжение АКБ] * (0,85 / [активная мощность нагрузки])

0,85 в формуле – это средний КПД бесперебойника.

Итоговое значение по понятным причинам является приблизительным и зависит не только от динамического изменения нагрузки (на нее, если брать в качестве примера обычный домашний ПК, влияет изменение громкости колонок, активность принтера и даже нагрузка на центральный процессор), но и износа самого аккумулятора и его температура.

Заключение

В качестве заключения хотелось бы привести результаты замера ёмкости батарей. В новой табличке количество циклов разряда-заряда заменено на время работы от батарей, но ввиду того, что мониторинг параметров ИБП вёлся не 100% времени, в скобках приведено время работы от сети по мнению мониторинга, всё остальное время данные не писались. От первого ИБП были отключены холодильная и морозильная камера, которые при одновременном запуске, пусковым током превышали максимальную мощность ИБП и приводили к его отключению. Ко второму ИБП было подключено два ПК, один из которых работает круглосуточно, потому назван сервером.

Параметр	АКБ №1	АКБ №2
Модель	BRAVO 6CT-90VL	Tyumen Batbear 75
Ёмкость, макс. ток	90Ач, 760А	75Ач, 610А
Стоимость на момент покупки (за штуку)	2200 руб	2400 руб
Дата установки	9 ноября 2014	11 ноября 2014
ИБП	APC Smart-UPS 3000VA, 2700Вт, 230В, чистый синус 50Гц
Нагрузка	газовый котёл, насос тёплого пола, насос скважины с водой, освещение	освещение, холодильник, сервер, ПК
Время работы от батарей за год	25 часов (из 238 дней)	120 часов (из 182 дней)
Производилась калибровка	нет	да
Дата контрольного замера	24 сентября 2016	28 сентября 2016
Контрольный разряд	18 часов 30 минут, 42.7Ач	7 часов 30 минут, 58.2Ач
Напряжение после разряда	46.6В под нагрузкой, 48.8В без нагрузки	45.6В под нагрузкой, 46.8В без нагрузки
Контрольный заряд	12 часов, 42.9Ач	14 часов, 54.0Ач
Напряжение после заряда	55.2В плюс-минус 0.05В по АКБ
Уровень электролита	Незначительное уменьшение уровня, по прежнему выше пластин

Измерения производились слегка обновлённой версией китайского ваттметра, который с виду похож на тот же, с помощью которого производились измерения в прошлый раз, но в отличии от него имеет чуть большую точность за счёт применения качественного шунта вместо стопки SMD резисторов. Из-за того, что разрядка АКБ первого ИБП происходила слишком долго, принял решение под конец подключить в качестве дополнительной нагрузки холодильную камеру, но во время её запуска на АКБ резко просело напряжение и ИБП решил что «всё», хотя по напряжению «под» и «без» нагрузки видно, что без мощных потребителей ИБП смог бы ещё работать от батарей, возможно так же сыграло то, что ватт-метр был подключен не шибко толстыми проводами (18 AWG), и из-за падения напряжения на них ИБП «видел» напряжение на батареях ниже, чем оно было на самом деле. Со вторым ИБП так же не обошлось без косяков, правда причина была банальней, не смог дождаться пока ИБП разрядится, потому что сильно хотелось спать, а оставалось не так много ёмкости, и не хотелось, чтобы всю оставшуюся ночь сервер был выключен.

В целом можно отметить, что ёмкость не только не уменьшилась, но даже увеличилась в случае с первым ИБП. Отчасти это связано с тем, что в этом году он работал в щадящем режиме, почти всё время был подключен в сеть (в первый год его каждый день отключали от сети), и с него были сняты две мощные нагрузки. В целом статья получилась слегка сумбурной, но надеюсь для кого-нибудь она окажется полезной, и конечно же я с удовольствием выслушаю критику, а также отвечу на вопросы в комментариях.