Выбор ИБП с учетом характеристик блока питания

ИБП для компьютера

Выбор качественного и недорогого источника бесперебойного питания для компьютера задача не тривиальная, но и не сложная. На что нужно обратить внимание в первую очередь?

Несмотря на то, что источники бесперебойного питания одно из самых старых типов электрооборудования представленных в домах и офисах, найти информацию о бытовых ИБП с доступным изложением достаточно сложно. Данная проблема возникает из-за того, что подавляющая часть производства ИБП (более 90% по стоимости) приходится на профессиональные и промышленные источники бесперебойного питания, а их возможности, как и критерии выбора сильно отличаются от бытовых ИБП.

В данной статье мы рассмотрим критерии выбора ИБП для дома, и посоветуем как выбрать ИБП для компьютера и подобрать лучший ибп для дома.

Выбор ИБП с учетом характеристик блока питания

Вопрос от Янины:

У нас в последнее время началось выключение электричество.
У меня блок питания фирмы Enermax ETK450AWT 450W.Он принадлежит к категории P.F.C.
Как влияет категория P.F.C на выбор источника бесперебойного питания ?
Какой мощности я должна купить источник бесперебойного питания(W,VA) ?
Подойдет ли источник бесперебойного питания 850VA/480W ?

Обладают ли UPS сильным излучением?

Спасибо!

Кратко описать проблему выбора не получится, могу лишь дать совет:

1. Если у Вас блок питания сActivePFC, тоищите ИБП с формой выходного напряжения в виде синусоиды (а не ступенек, приближенных к синусоиде). Это не дешевые источники бесперебойного питания. Искать желательно сразу среди интерактивных (среди них есть с нужной формой напряжения).
2. Если у Вас блок питания сPassivePFC, то можно выбирать ИБП любого типа.

Да, желательно, чтобы мощность ИБП (в Ваттах, т.е. «W»), была не меньше мощности блока питания компьютера. В Вашем примере 850VA/480W подходит.

По поводу электромагнитного излучения, действительно оно есть, но за здоровье беспокоиться не стоит (если вы работаете не вплотную к ИБП). Воздействие на организм заметно меньше, чем от мобильного телефона, приложенного к уху во время разговора.
Рекомендую также прочитать:

Время работы

Многих пользователей интересует время работы, которое сможет обеспечить тот или иной бесперебойник. Как рассчитать время работы бесперебойника? Для этого необходимо знать мощность подключенной нагрузки к ИБП, коэффициент полезного действия инвертора и суммарную ёмкость АКБ.

Суммарный расчет аккумуляторных батарей для ИБП производится крайне просто. В большинстве случаев источники бесперебойного питания содержат в себе типовые аккумуляторы. Чтобы выполнить суммарный расчет батарей для ИБП нужно умножить их количество на ёмкость одной аккумуляторной батареи.

Чтобы расчет времени автономной работы ИБП КПД инвертора рекомендовано принимать равным 0,85. Суммарная мощность нагрузки должна быть выражена в ваттах. О том, как её найти мы говорили в начале статьи.

Расчет времени работы ИБП проводится по следующей формуле:

Время=суммарная ёмкость акб*напряжение акб*(КПД инвертора/мощность нагрузки)

Полученное значение является приближённым и может меняться в процессе срока службы источника бесперебойного питания. Расчет времени ИБП является приближённым, так как время зависит от износа АКБ и условий эксплуатации, в основном от температуры воздуха. Так, например, рост температуры на один градус после отметки 40°C снижает ёмкость аккумулятора на 5%, что является очень существенным. Для максимального срока службы рекомендовано понижать нагрузку на бесперебойник на каждые 10 градусов после 25°C на 20%. Или же можно организовать хорошую систему охлаждения и не допускать вообще какого-либо роста температуры, за что источник бесперебойного будет только благодарен.

Если подобные расчёты для вас являются непонятными, то вы можете обратится к специалистам в этой области или же использовать специальный калькулятор — программа расчета ИБП. Однако, в этом случае необходимо использовать проверенный софт, созданный профессионалами, чтобы избежать ошибок и неверного выбора ИБП. Плюсом таких программ является расчет трансформаторов ИБП. При расчёте можно выбрать тип сердечника у трансформатора. При вычислениях учитываются потери, которые возможны в сердечнике и медных проводах.

Возможны случаи, когда нет необходимости в абсолютно точных данных. В таком случае можно воспользоваться специальными таблицами, в которых приведено время автономной работы для различных видов источников бесперебойного питания. Данные таблицы включают в себя время работы в зависимости от ёмкости аккумуляторных батарей и суммарной мощности нагрузки. Таким образом, вы можете сопоставить свои данные с табличными и узнать примерное время.

Зная то, как рассчитать ИБП можно сделать наиболее правильный выбор ИБП. Теперь вы знаете, что время автономной работы зависит не от мощности ИБП или от суммарного напряжения АКБ, а от ёмкости аккумуляторов. Поэтому при выборе ИБП нужно отдавать предпочтение с большей ёмкостью аккумуляторов при соответствии с заданной мощностью. Такой выбор позволит обеспечить максимальную автономность.

1.Что такое ИБП. Мощность и время автономной работы

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 (BR500GI) 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 FAQ по подбору необходимого блока питания.
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).

Подбор ибп для компьютера по мощности

Качество электропитания в нашей электросети заставляет всерьез задуматься о выборе источника бесперебойного питания. Проблемы в сети могут быть незначительного характера, но могут и перерасти в настоящую катастрофу для организаций, пользователей персональных компьютеров и для промышленных объектов. Могут случаться и пропадание питания, и завышенное напряжение, и импульсные радиопомехи. Вот почему так необходимо порой найти точную, полную информацию о принципах работы и типах конкретных ИБП.

Ниже приводится основной список технических характеристик и электрических параметров ИБП.

Номинальное значение входного напряжения: для однофазных ИБП это 220В, для трехфазных — 380 В.

Допустимые отклонения от номинального входного напряжения — это диапазон, в котором ИБП работает в сетевом режиме, при выходе из которого, ИБП переходит в автономный режим.

Номинальной входной полной мощностью является мощность сети в нормальных условиях эксплуатации при полном коэффициенте нагрузки

Номинальная входная активная мощность — это потребление энергии на входе ИБП при номинальной нагрузке.

Входной коэффициент мощности – это отношению активной входной мощности к полной при номинальном входном напряжении и полной нагрузке.

Максимальный входной ток – это внешний автомат защиты источника бесперебойного питания.

Величина пускового тока – это скачек входного тока от заряда накопительных конденсаторов при включении ИБП.

Выходной коэффициент мощности – это коэффициент мощности нагрузки обеспечивающий наибольшую энергоэффективность потребления от ИБП.

Номинальная полная выходная мощность — полная мощность, подаваемая на ИБП при обычных условиях эксплуатации.

КПД — отношение выходной активной мощности, потребляемой нагрузкой, к входной активной мощности, потребляемой источником бесперебойного питания из сети.

Ток короткого замыкания инвертора зависит от перегрузочных способностей источника бесперебойного питания.

Предельное время работы ИБП определяется энергией заряженной аккумуляторной батареи при отсутствии питании.

Время восстановления заряда аккумуляторной батареи – время, требующееся аккумуляторной батарее для полного перезаряда, пока происходит переход из автономного режима в сетевой (прямо пропорционально емкости батареи).

Существуют два основных типа ИБП.

ИБП резервного типа (Off-line, Back UPS, Standby, Passive Standby) оснащены резервной схемой обеспечения, которая переключается автоматически в случае сбоев. Обычно питание подается от внешней электрической сети напрямую, при этом фильтруются скачки напряжения и электромагнитные наводки. Если показатели электропитания выше стандартных, или отключается электричество, то оборудование автоматически начинает получать питание от встроенных аккумуляторов через встроенный инвертор. При устранении сбоев напряжения и восстановлении до стандартных значений, опять происходит переход на питание от первичной внешней электросети.

Линейно-интерактивный тип ИБП обеспечивает стабильное напряжение на выходе, а частота на входе и выходе совпадает. Принцип работы данного типа подразумевает под собой, что инвертор ИБП подключен параллельно к электрической сети и работает в двух режимах: анализ качества электропитания в сети, регулировка и стабилизация выходного напряжения ИБП. При этом батареи заряжаются. Кроме того, в линейно-интерактивных ИБП есть аппаратные узлы, расширяющие диапазон входного напряжения (основу составляет автотрансформатор с переключаемыми обмотками). Напряжение на выходах удерживается на требуемом уровне без перехода на питание от батарей. Происходит реакция на изменения во входной электросети, выходное напряжение регулируется.

Расчёт мощности ИБП.

Для расчета мощности ИБП необходимо прежде всего определиться с оборудованием, которое нужно защитить от перепадов энергии, определить суммарное номинальное потребление энергии, понять, есть ли нагрузка с пусковыми токами.

· Рассчитать время автономной работы нагрузки.

· Определить перечень защищаемого оборудования;

· Определить суммарное номинальное потребление оборудования;

· Определить, есть ли у Вас нагрузка с пусковыми токами (электродвигатели, кондиционеры, насосы). Кондиционер часто имеет пусковой ток 3-5 номинального потребления, обычный асинхронный двигатель до 6-8 номинального потребления. Посчитать потребление нагрузки с учетом пусковых токов;

· Определить необходимое время автономной работы нагрузки;

· Подумать, будет ли расти нагрузка в ближайшее время и надо ли на это учесть в расчетах;

· Подумать, нужна ли отказоустойчивая система бесперебойного питания N+1/.

Мощность ИБП без резервного модуля определяется путем выбора большего: сумма номинальной нагрузки и роста, умноженная на 1,2 (учитываем загрузку ИБП на 80%) или же ИБП с учетом перегрузки, покрывающий пусковые токи нагрузки (перегрузочную способность будем считать равной около 110-120%).

Допустим, у нас есть персональный компьютер с мощностью блока питания 400 Вт, монитор 40 Вт, акустическая система 5 Вт, принтер 17 Вт. Итого: 462 Вт. Полную мощность (в вольт-амперах) составит 462×1,4= 647 В·А (1 В·А равен 1,4 Вт).

В целом же мощность ИБП должна соответствовать совокупной мощности всех устройств, запитанных от него. И нужно помнить также о запасе по мощности, хотя бы в 20-30%. Очевидно, что чем больше емкость аккумулятора — тем дольше время автономной работы ИБП.

В мощных промышленных котлах могут быть два и более насосов. Котел с одним насосом потребляет при включенном насосе 90-150Вт, ему достаточно стабилизатора или ИБП мощностью до 300 Вт. Соответственно, есть два насоса в системе, необходим ИБП как минимум 400-500Вт.

Для расчета мощности ИБП для ЦОД не всё так просто. Необходимо понять какой уровень отказоустойчивости вам нужен. Он же включает в себя время простоя в год, схему резервирования.

Примерный расчет потребления электроэнергии приведен в таблице 1.

Потребляемая мощность, Вт/кв, фут

Среднее потребление на 1 стойку, кВт

20−35 стоек, в каждой по 8−12 серверов

40−80 стоек, в каждой по 12−18 серверов

Более 60 стоек, в каждой по 20−40 серверов

Расчет времени автономной работы ИБП.

Расчёт по упрощённой формуле:

Т ар = (С ак * U ак * N) / Р наг,

Т ар — Время автономной работы, час;
С ак- Ёмкость одного аккумулятора, А*ч;
U ак- Напряжение одного аккумулятора, В;
N г- Количество групп аккумуляторов;
Р наг — Постоянная мощность нагрузки, Вт.

Расчёт времени автономной работы ИБП по уточнённой формуле:

Т ар = (С ак * U ак * N аг * N г * КПД * К г * К т *К вр) / Р наг,

Т ар — Время автономной работы, час;
С ак- Ёмкость одного аккумулятора, А*ч;
U ак- Напряжение одного аккумулятора, В;
N аг- Количество аккумуляторов в группе;
N г- Количество групп аккумуляторов;
КПД- Коэффициент полезного действия ИБП;
К г- Коэффициент глубины разряда батарей, принимается равным 0,8 – 0,9 в зависимости от типа и изношенности батарей;
К т- Коэффициент, зависящий от температуры, при которой эксплуатируются аккумуляторные батареи (при температуре 25 °С принимается равным 1, при температуре 0 °С принимается равным 0,88);
К вр- Коэффициент, зависящий от времени разряда аккумуляторных батарей. При 10-ти часовом разряде принимается равным единице;

Р наг — постоянная средняя мощность нагрузки, Вт.

Оптимальный аккумулятор для ИБП.

Существует несколько видов аккумуляторов.

· Никелево-кадмиевые (маленький весу и размер, применимы в электронных устройствах, обладают высокой энергетической плотностью, осуществляется до 1500 перезарядок, имеет низкий саморазряд, не дороги, надежны).

· Никелево-металлогидридные сложны в эксплуатации. Обладают высокой удельной емкостью, стабильны в работе, имеют большую энергетическую плотность, не снижает уровень емкости, но способны на малое число циклов заряда / разряда, дороги в цене, имеют более узкий температурный режим работы.

· Литиево-ионные аккумуляторы для ИБП имеют большую удельную емкость, малый вес и размер, надежны, обладают большой энергетической плотностью (около 100 Вт*ч/кг), низкой скоростью саморазряда (около пяти процентов в месяц), недороги в обслуживании. Сами по себе они стоят дорого. Обладают эффектом старения, необходимо использовать специальные зарядные устройства.

· Свинцово-кислотные аккумуляторы для ИБП наиболее распространены, так как они надежны, не дороги, просты в обслуживании, выдерживают тяжелые климатические условия, их можно многократно заряжать.

Чтобы вычислить максимальную мощность ИБП нужно перемножить номинальную мощность ИБП и коэффициент мощности. В итоге можно получить число, показывающее максимальную активную мощность, которую сможет обслуживать источник бесперебойного питания. Коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, P) определяет, какая часть мощности, предоставляемой источником электроэнергии, действительно потребляется оборудованием (активная мощность). Как правило, P вычисляется как отношение поглощаемой нагрузкой активной мощности (измеряется в ваттах, Вт) к полной поступающей мощности (измеряется в вольт-амперах, ВА):

коэффициент мощности (Р) = активная мощность (Вт)/полная мощность (ВА).

Расчет времени резерва питания нагрузки от ИБП. Как выбрать оптимальную конфигурацию ИБП для организации бесперебойного питания оборудования и бытовых приборов в доме.

Порой нелегко подобрать конфигурации источника бесперебойного питания для той или иной задачи. Во-первых, нужно знать общую мощность всех потребителей энергии, для которых нужно будет обеспечить бесперебойное питание. Далее следует выбрать ИБП, мощность которого составит примерно на 20 % больше максимального значения нагрузки. Потом необходимо собрать данные о емкости внешних аккумуляторных батарей, учитывая нужное время резервирования.

Лучше всего, если есть возможность распределить нагрузку на потребляющие группы, а далее исходить уже из того, какие потребители будут наиболее важны и приоритетны. Если Вам предстоит выбрать определенную конфигурацию ИБП и аккумуляторов для них, то необходимо помнить, что, если запас мощности будет увеличен, то это не значит, что длительности запаса будет тоже увеличиваться. Выбирая ИБП мощнее, Вы повышаете мощность нагрузки, а для продления времени резерва нужно повышать емкость внешних аккумуляторных батарей.

Расчета времени резерва ИБП.

Здесь нужно знать два параметра: мощность полезной нагрузки и общую емкость всех аккумуляторных батарей. В большинстве случаев этого хватит, чтобы рассчитать время резерва:

T=E*U/P (часов),

где: Е — емкость аккумуляторов, U — напряжение аккумуляторов, Р — мощность нагрузки всех подключаемых приборов.

Другой, более точной формулой расчета послужит формула:

T = E * U / P * KPD * KRA * KDE (часов),

где KPD (коэффициент полезного действия инвертора, не выходящий за рамки 0,7—0,8);

KRA (коэффициент разряда аккумуляторов, не выходящий за рамки 0,7—0,9);

KDE (коэффициент доступной емкости, не выходящий за рамки 0,7—1,0).

Так же, можно воспользоваться готовыми таблицами значения времени резерва производителей ИБП.

Как увеличить время резервного питания нагрузки.

Существует несколько вариантов увеличения резервного питания нагрузки.

Первый – повышение емкости внешних батарей, что ведет, увы, к покупке дорогих аккумуляторов для заряда, плюс затраты на помещение с соответствующими требованиям условиями для хранения батарей.

Второй – понижение нагрузки. Разбиваем нагрузку на группы и, исходя из этого, обеспечиваем питание для каждой из них.

И, наконец, третий способ – это обслуживание батарей ИБП и его качество. Существует ряд правил, которых необходимо придерживаться для оптимальной работы источников бесперебойного питания (чистота, температура и т. д.). Не стоит забывать об обслуживании аккумуляторов (заряд/ разряд, контроль срока службы, своевременная замена).