Как правильно выбрать ИБП?

Зачем нужно покупать ИБП?

Несмотря на востребованность источников бесперебойного питания, все еще остаются люди и даже компании, которые не спешат с покупкой ИБП. Причина кроется в непонимании проблем, которые влечет использование электрических приборов без защиты с помощью «бесперебойника». Разберем веские причины для покупки ИБП.

Одна из основных причин для приобретения источника бесперебойного питания – это увеличение потребности в электрической энергии при ее постоянном или даже ухудшающемся качестве. Качество электроэнергии может быть низким изначально из-за недобросовестности поставщика, либо ухудшаться непосредственно на объекте.

Подключение мощных потребителей в сеть – сварочных аппаратов, электродвигателей, силовой электроники – проявляется как просадки напряжения в электросети, а зачастую и вовсе в виде отключения из-за перегрузки. Качество энергии ухудшается и из-за погодных условий, аварий и повышенных нагрузок на электростанциях.

Большинство покупателей ИБП ставят целью обеспечить защиту компьютерного оборудования и оргтехники от отключения и помех в электросети. Также большой процент используемых сегодня источников бесперебойного питания приходится на промышленные установки, системы видеонаблюдения и медицинское оборудование.

Пришло время ответить на главный вопрос – зачем покупать ИБП? Чтобы понять это, достаточно посмотреть на распространенные проблемы, которые касаются электроэнергии, и какое негативное влияние они оказывают:

·       Отключение электроэнергии. Риск для важной информации и угроза выхода оборудования из строя.

·       Падение напряжения. Нарушения в работе чувствительной техники вплоть до перехода в режим защиты.

·       Перепады напряжения. Поломка тонкой электроники, пробой изоляторов, микросхем и чипов.

·       Низкое напряжение. Появляется при перегрузках в электросети и уменьшает мощность приборов.

·       Высокое напряжение. Перегрев потребителей, усиленный износ, выход из строя электронных плат.

·       Сильные помехи. Вызывают нарушения в работе чувствительной техники, искажают цифровой сигнал.

·       Скачки частоты тока. Критичны для приборов, предназначенных для работы на определенной частоте.

·       Переходный процесс. Очень быстрый цикл скачков напряжения, способен вывести технику из строя.

·       Нелинейные искажения. Провоцируют перегрев и поломку потребителей, вызывают помехи в связи.

Грамотно подобранный источник бесперебойного питания предотвращает негативно воздействие указанных выше неполадок в электросети. Это и является ответом на вопрос о том, зачем вообще нужно приобретать ИБП.

Три разновидности ИБП

Многообразие источников бесперебойного питания делится на три большие категории, которые называются топологиями. В их числе – оффлайн-ИБП, линейно-интерактивные и онлайн-ИБП. Рассмотрим более подробно.

Оффлайн-ИБП

По умолчанию ИБП рассматриваемого типа работает в режиме байпаса, но с включенной фильтрацией для защиты от помех. Когда электропитание отключается, или в сети происходит серьезный сбой, ключ внутри ИБП переключает нагрузку с электросети на встроенный аккумулятор либо инвертор. Оффлайн-ИБП защищает как от перепадов напряжения, так и от отключения электропитания. К преимуществам данных приборов относятся:

·       Простое устройство и высокая надежность в работе.

·       Небольшие габариты, относительно маленький вес.

·       Доступность – оффлайн-ИБП самые дешевые из всех.

·       Высокая производительность при работе от сети.

·       Бесшумность, что важно при размещении в комнате.

Главный недостаток оффлайн источников бесперебойного питания в том, что они плохо справляются с задачами ИБП при стабильно плохом качестве электроэнергии в сети. Также нет особого смысла в их эксплуатации в случае с нагрузками более 2 кВА. Если эти недостатки не критичны в вашем случае, покупка будет вполне рациональна.

Линейно-интерактивные ИБП

Устройства с линейно-интерактивной топологией по принципу работы во многом похожи на оффлайн приборы. Но есть и отличия. Первая особенность – наличие встроенного стабилизатора напряжения, благодаря чему все просадки и скачки напряжения в сети компенсируются без использования ресурса аккумуляторной батареи. Вторая особенность, которая есть не у всех моделей – инвертор постоянно подключен к выходу из источника.

Линейно-интерактивные ИБП надежно защищают подключенные потребители от выключения электроэнергии, от проседания, скачков и перепадов напряжения, а также от стабильно высокого и низкого напряжения. Плюсы:

·       Практически моментальное переключение нагрузки с электросети на батарею.

·       Высокая производительность в режиме работы от электрической сети – до 99%.

·       Отличная надежность и стабильность при относительно небольших размерах.

·       Форма выходного сигнала – чистая либо же аппроксимированная синусоида.

·       Приемлемая стоимость – пусть выше, чем у оффлайн-ИБП, но не самая высокая.

Пожалуй, единственный недостаток источников бесперебойного питания данной типологии – это недостаточно высокая эффективность при нагрузках, превышающих 5 кВА. В диапазоне же от 0,5 кВА до 5 кВА им нет равных.

Онлайн-ИБП

Второе название таких приборов – источники бесперебойного питания с двойным преобразованием. Принцип работы заключается в непрерывном трансформировании переменного напряжения в постоянное и наоборот. Параметры выходного напряжения регулируются в реальном времени, чем обуславливается моментальное реагирование на любые неполадки в электросети. Форма выходного сигнала из онлайн-ИБП – синусоидальная. 

ИБП с двойным преобразованием обеспечивают максимальную защиту потребителей от всех девяти указанных выше проблем с электропитанием. Это не единственное их достоинство, ведь онлайн-ИБП имеют массу плюсов:

·       Возможность ручной регулировки напряжения и частоты выходного тока.

·       Практически нулевая задержка при переключении с сети на аккумулятор.

·       Доступно сервисное обслуживание ИБП без прекращения эксплуатации.

·       Широкий диапазон входного напряжения, работа при низком напряжении.

·       Коррекция мощности на входе для выравнивания нагрузки потребителей.

КПД у онлайн-ИБП несколько ниже по сравнению с перечисленными выше топологиями – порядка 85-95%. Из числа минусов – заметный шум по время работы, высокая стоимость, выделение тепла постоянно включенным инвертором. Рекомендуется выбирать модель с хорошим принудительным охлаждением, защитой от перегрева.

Какую топологию выбрать?

Каждый из трех видов источников бесперебойного питания нашел применение в той или иной сфере. Прежде, чем принять окончательное решение, посмотрите, какая топология для каких задач подходит лучше всего:

·       Оффлайн. Компьютерное и кассовое оборудование, периферия ПК и приборы с мощностью до 1 кВА. Исходное качество электроэнергии – хорошее, потребители не выполняют критически важных задач.

·       Онлайн. Компьютеры и бытовые приборы, оргтехника, прочие устройства с мощностью не более 5 кВА. Исходное качество электроэнергии – среднее, а потребители не выполняют критически важных задач.

·       С двойным преобразованием. Электродвигатели, серверы, медицинское оборудование, промышленные агрегаты, системы хранения и оборудование, которое работает на отличной от 50-60 Гц частоте тока.

Любые потребители, от работы которых зависит безопасность объектов или людей, должно подключаться к ИБП с двойным преобразованием. То же касается высокомощных потребителей с потребляемой мощностью более 5 кВА. К ним относятся и устройства, для нормального функционирования которых требуется трехфазное питание.

Важные параметры ИБП

При выборе источника бесперебойного питания следует обратить внимание на ряд ключевых характеристик, от которых зависят возможности и предназначение устройства. Это мощность, время автономной работы, батарея, способ подключения потребителей. Рассмотрим каждый из параметров подробно, чтобы понять, о чем речь.

Мощность

У электрического оборудования есть два важных показателя. Первый – активная мощность, измеряется в Вт. Показывает количество мощности, которая делает полезную работу. Второй – поступающая мощность, которая измеряется в ВА. Второй показатель всегда больше второго. Соотношение параметров – коэффициент мощности нагрузки, или PF. Параметр PF меньше единицы. Для каждого типа электрических приборов он индивидуален:

·       Обычный блок питания компьютера – 0,6.

·       Электрический двигатель – от 0,5 до 0,8.

·       Обычные и люминесцентные лампы – 0,9.

·       Пассивные блоки питания – от 0,7 до 0,75.

·       Активные блоки питания – от 0,95 до 0,99.

Параметры активной и полной мощности есть и у ИБП бытового и промышленного применения. Задача в том, чтобы правильно выбрать ИБП с учетом его собственных мощностей и мощностей, потребляемых приборами, которые планируется подключить к источнику. Упрощенный подход выглядит так – покупатель выбирает ИБП, оба показателя мощности которого превосходят аналогичные параметры у предполагаемых потребителей.

Упрощенный подход пригоден только в случае, если источник питания приобретается для домашнего или для офисного использования. Для более серьезных объектов проводятся детальные расчеты с учетом возможного расширения объекта и модификаций, ведущих к увеличению коэффициентов мощности. Перед приобретением высокомощного ИБП для серьезного предприятия обязательно учитывайте перечисленные ниже нюансы:

·       Если в ИБП нет встроенной системы распределения питания, потребуется устанавливать ее отдельно.

·       Убедитесь в том, что выбранная модель источника хорошо справляется с высокими пусковыми токами.

·       В связке ИБП-дизельный генератор мощность последнего должна превышать потребление источника.

·       В процессе выполнения электротехнических расчетов учитывайте собственный КПД бесперебойника.

Также при выборе ИБП для промышленного использования важно учитывать климатическое исполнение, вес и габариты прибора. Не исключено, что для размещения ИБП потребуется отдельное место и система охлаждения.

Время работы

В технической документации к источнику бесперебойного питания производитель обычно указывает время, в течение которого ИБП поддерживает автономную работу подключенных к нему устройств. Обратите внимание на то, что обычно это время указывается для половинной мощности, и далеко не всегда – для полной. Есть даже ряд производителей, которые выкладывают на официальных сайтах подробные графики с временем работы.

На полной мощности ИБП обеспечивает автономную работу потребителей в течение от 3 до 10 минут. Точное время зависит от емкости батарей и типа источника бесперебойного питания. Рекомендуется эксплуатировать источник на мощности от 50% до 70% от максимальной. В этом случае время автономного энергоснабжения составит от 5 до 15 минут. Этого достаточно для безопасного и правильного завершения работы оборудования.

Касательно автономности работы источников бесперебойного питания есть ряд нюансов, требующих внимания:

·       Если время автономного энергоснабжения играет ключевую роль, купите специальную версию ИБП с увеличенной емкостью батарей. Альтернатива – покупка модели с поддержкой внешних аккумуляторов.

·       Уменьшение потребляемой мощности увеличивает срок автономной работы потребителей в случае отключения электросети, но уменьшает КПД источника. Особенно это критично для промышленных ИБП.

·       Количество внешних батарей, подключаемых к ИБП, ограничено предельной величиной зарядного тока. Приборы средней мощности порядка 20 кВт поддерживают до 10 внешних аккумуляторных блоков.

·       Аккумуляторы ИБП имеют ограниченный срок эксплуатации. У обычных версий срок службы не больше 5 лет, у специальных достигает 12 лет. Большое значение на долговечность АКБ оказывает температура.

Увеличивая количество внешних батарей следует учитывать возрастающую нагрузку на перекрытия здания. Это относится к промышленным ИБП, батарейные блоки для которых имеют существенный вес. В ряде случаев есть необходимость согласования использования большого количества батарей со службой эксплуатации здания.

Тип батарей

В конструкции современных ИБП независимо от их вида используются батареи различных типов. В числе наиболее востребованных и оптимальных для большинства ситуаций – свинцовые и литиевые. Также для автономной работы потребителей используются мощности никелевых, литий-марганцевых, никель-кадмиевых, никель-металл-гибридных и свинцово-кислотных аккумуляторов, в том числе батарей с жидким электролитом.

Тип подключения

Потребители подключаются к источнику бесперебойного питания либо к розеткам, либо к клеммным выводам. Розетки используются в моноблочных ИБП, отличающихся небольшой и средней мощностью. Типы розеток:

·       CEE7. Евророзетка, эксплуатируется в конструкции маломощных офисных и бытовых источников.

·       C13. Такой разъем встречается наиболее часто, им комплектуются ИБП с низкой мощностью.

·       C19. Устанавливается на средние по мощности ИБП, рассчитаны на силу тока не больше 16 А.

Перед подключением защищаемых устройств обязательно узнайте, какие из них поддерживают бесперебойное питание. Как правило, в конструкции ИБП предусмотрены разъемы как с такой функцией, так и без нее, причем розеток с бесперебойным питанием больше, чем обычных. Важно не допустить ошибки при подключении.

Клеммный вариант подключения потребителей встречается в конструкции источников бесперебойного питания с мощностью от средней и выше. Такие ИБП используются для защиты промышленного оборудования или целой системы, например, системы освещения или кондиционирования. В таком случае обустраивается электрощит, в схеме которого присутствует клеммное подключение питание к ИБП. Предлагается два варианта подключения:

·       Трехконтактные колодки. Устанавливаются в однофазных ИБП. Три контакта – фаза, нейтраль, земля.

·       Пятиконтактные колодки. Используются в трехфазных ИБП. Пять контактов – три фазы, нейтраль, земля.

Помимо розеток и клеммных выводов источники бесперебойного питания могут комплектоваться разъемами USB и Ethernet. Разъем первого типа предназначен для подключения ИБП к персональному компьютеру, а вход второго типа – для соединения с локальной сетью. После такого подключения источник может передавать на подключенный сервер сигнал о переходе на автономный режим, и инициировать завершение работы сервера.

Пример выбора ИБП

Задача – купить оффлайн-ИБП для надежной защиты персонального компьютера от выключения сети и помех. Потребители – системный блок мощностью 300 Вт, монитор мощностью 40 Вт, сканер с потреблением 20 Вт. Суммарное потребление – 360 Вт плюс запас 20%. Рекомендуемая мощность источника питания – 480 Вт. Для подключения потребителей нужно три разъема-евророзетки. Приобретается ИБП, подходящий под требования.