Какой выбрать ИБП? Эту тему мы подняли в предыдущей статье и рассмотрели типы бесперебойников, которые предлагают производители. Сегодня поговорим о том, как выбрать источник бесперебойного питания в зависимости от ваших задач и типа вашего оборудования, а также рассчитаем необходимую мощность UPS.
То, какой бесперебойник вам нужен, зависит от нескольких основных моментов:
- От каких именно неполадок в сети вы хотите защитить оборудование?
- Особенности конструкции оборудования, которое вы хотите подключить к ИБП.
- Планируемая мощность нагрузки на ИБП.
- Необходимое время автономной работы.
Итак, в этой статье мы рассмотрим выбор бесперебойника, учитывая следующие вопросы:
- Зачем вам нужен ИБП?
- Для защиты какого оборудования вы покупаете ИБП?
- Как рассчитать мощность ИБП?
- Мощность в вольт-амперах и ваттах — в чем разница?
- Расчет мощности в вольт-амперах.
- Расчет мощности в ваттах.
- Рассчитываем емкость аккумуляторов для известного времени автономной работы.
- Рассчитываем время автономной работы, зная емкость ИБП.
Зачем вам нужен ИБП?
Ответ на вопрос: какой бесперебойник выбрать — зависит прежде всего от того, зачем он вам нужен.
| Для чего? | Что покупать |
| Корректно выключить компьютер и успеть сохранить данные при отключении электроэнергии. | В этом случае смело берите недорогой ИБП off-line типа или линейно-интерактивный с запасом работы батарей на 5-15 минут. |
| Обеспечить питанием оборудование в случае достаточно долгого отключения электроэнергии. | Если вашему оборудованию подходит несинусоидальная форма сигнала, покупайте ИБП офф-лайн или линейно-интерактивный, но повышенной емкости, с расчетом на долгую работу от батарей. Как рассчитать емкость, вы можете прочитать ниже. Самый большой запас времени работы в автономном режиме – у ИБП с внешними батареями, за счет возможности увеличить емкость дополнительными аккумуляторами (подключаются параллельно). Такие бесперебойники чаще всего – из категории дорогих, с двойным преобразованием. Если необходимо действительно долгое время работы, десятки часов, возможно, лучшим выходом будет приобретение генератора. |
| Защитить оборудование от повышенного или пониженного напряжения, провалов, опасных для техники отключений на несколько секунд (любят у нас электрики дергать рубильник туда-сюда). | Для этих целей вам нужен ИБП с функцией AVR (автоматической регулировки напряжения): линейно-интерактивный ИБП или более дорогой с двойным преобразованием. Стабилизация напряжения в линейно-интерактивных UPS чаще всего реализована в ступенчатом, грубом виде, в онлайн моделях стабилизатор работает плавно. |
| Защитить чувствительное оборудование от максимального количества сбоев и помех в электрической сети. | Для этих целей подойдет только бесперебойник on-line типа. |
Отметим, что если вам необходима только стабилизация питания и не требуется обеспечение автономной работы оборудования при отключении электричества, целесообразнее купить отдельный стабилизатор.
Также, довольно часто используют связку стабилизатор + недорогой ИБП (бесперебойник включается в сеть ПОСЛЕ стабилизатора). Такой тандем не только позволяет регулировать напряжение в том случае, если в UPS этого не предусмотрено, но и продлевает срок эксплуатации батарей ИБП.
Различия в схеме питания
Применение источников бесперебойного питания решает несколько задач – обеспечивает компьютер бесперебойным питанием, повышает синусоидальность тока и напряжения, отсекает лишние гармоники, фильтрует сетевые шумы.
Применение ИБП решает несколько задач – обеспечивает компьютер бесперебойным питанием, повышает синусоидальность тока и напряжения, отсекает лишние гармоники, фильтрует сетевые шумы
Это положительно влияет на долговечность конденсаторов системного блока, что продлевает время его беспроблемной эксплуатации.
Пассивные фильтры современных ИБП включают варисторы, которые фильтруют импульсные скачки напряжения и коммутационные всплески. Часто такие помехи возникают при наличии в цепи устройств с большими стартовыми токами (+)
Для переменного тока различают три вида бытовых ИБП:
- Резервный (off-line). Питание компьютера происходит напрямую от электросети. При выходе напряжения за допустимый диапазон происходит переключение в течение 6-10 мс на аккумуляторы. Такие бесперебойники оснащены простейшими пассивными фильтрами от импульсов и помех.
- Интерактивный или линейно-интерактивный (line-interactive). Функционирует аналогично резервному типу. На входе присутствует стабилизатор напряжения.
- Онлайн или двойного преобразования (online or double-conversion). Входящий ток преобразуется в постоянный и питает аккумуляторы, а от них через инвертор происходит обратная трансформация в переменный ток, который идет на выход из устройства. Поэтому время переключения на работу от батарей у рассматриваемого типа ИБП нулевое.
Работающие по резервной схеме ИБП самые дешевые и практически бесшумные. Интерактивные устройства имеют несколько меньшее время переключения и стоят немного дороже. Так как импульсные блоки питания компьютеров не очень требовательны к качеству электроэнергии, то использование бесперебойников первых двух типов для них допустимо.
Онлайн приборы стоят гораздо дороже. Их применяют для высокопроизводительных станций и файловых серверов с большой нагрузкой. Они характеризуются большим тепловыделением и значительным уровнем шума.
Мощные бесперебойники сильно шумят, поэтому их часто размещают в шкафах или подсобных помещениях – кладовках и нежилых комнатах
КПД резервных и интерактивных устройств очень высок (95-99%). У ИБП, работающих по схеме двойного преобразования, этот параметр значительно ниже (80-96%), но есть и дорогие модели с возможностью использования интеллектуальных режимов, при которых КПД повышается до 98-99%.
Для защиты какого оборудования вы покупаете ИБП?
Какой выбрать бесперебойник – также зависит от особенностей конструкции подключаемой техники.
Общее правило таково: к ИБП с правильной синусоидой на выходе можно подключать практически любую технику, требуется лишь правильно рассчитать мощность. К остальным UPS, особенно оффлайн типа, можно подключать далеко не все оборудование.
| Особенность | Оптимальный тип ИБП | Пояснение |
| Элементы, чувствительные к несинусоидальной форме сигнала. | Линейно-интерактивные с правильной синусоидой, ИБП с двойным преобразованием (онлайн). | Наиболее часто встречаемый случай – это устройства с электродвигателем, насосом, компрессором, в том числе насосы газовых котлов, а также практически вся бытовая техника: холодильники, фены, стиральные машинки, электродрели и т. д. На электродвигатель ступенчатая синусоида или, тем более, меандр, воздействуют негативно: возникают вихревые токи, падает индуктивное сопротивление, в результате двигатель перегревается вплоть до сгорания. Подробнее о правильной синусоиде здесь. В некоторых устройствах, например, лазерных принтерах, ксероксах также могут присутствовать компоненты, которым для работы требуется синусоидальная форма напряжения, и при работе от ИБП с прямоугольной или ступенчатой формой сигнала они прослужат гораздо меньше. |
| Индуктивные элементы (катушки индуктивности, дроссели). | ИБП on-line типа. | Довольно часто возникает вопрос – можно ли подключать к обычному дешевому бесперебойнику устройства с индуктивной нагрузкой, к примеру, люминесцентные лампы? На практике подключают, и все вроде как работает. Но следует учитывать, что многие производители этого категорически не рекомендуют и относят случаи поломки бесперебойника после подключения индуктивной нагрузки к негарантийным. Кроме того, встречались случаи, когда реактивная нагрузка повреждала не рассчитанный на нее ИБП. |
| Трансформаторный (линейный) блок питания. | ИБП on-line типа. | Выбирая ИБП для устройств с трансформаторными блоками питания, нужно с осторожностью относиться к UPS, который не выдает на выходе чистую синусоиду. При питании напряжением в форме меандра или ступенчатой синусоиды потери в трансформаторе увеличиваются, что, при сильной его нагруженности, приведет к уменьшению ресурсов трансформатора в десятки раз. Также на практике встречались случаи, когда сгорал сам УПС, к которому подключалась такая нагрузка. С другой стороны, довольно часто аппаратура с маломощными трансформаторными блоками питания, например, радиотелефоны, спокойно работает в паре с ИБП off-line типа. Однако многие производители, как и в случае индуктивной нагрузки, чаще всего не советуют подключать трансформаторные БП к обычным ИБП. Как отличить трансформаторный блок питания от обычного импульсного? Если мы говорим о внешнем БП, то импульсный – обычно легкий и небольшой, а трансформаторный – тяжелее и больше, за счет того, что внутри него размещен, собственно, трансформатор. Тип встроенного блока питания определить сложнее, здесь нужно ориентироваться на документацию производителя. Хорошая новость – в большинстве случаев в электронной технике, такой как модемы, коммутаторы, роутеры, компьютеры сейчас используются именно импульсные БП. |
| Конструктивные элементы, чувствительные к качеству питания. | Только ИБП on-line типа. | Практически все знают, что техника болезненно воспринимает перепады напряжения в сети, или постоянно заниженное (завышенное) напряжение. Однако качество электропитания определяется не только напряжением. Чувствительное телекоммуникационное, аудио-видео, измерительное, медицинское оборудование также негативно реагирует на:
Все это может не только искажать работу техники, но и сокращать срок ее работы. |
| Пусковые токи. | ИБП on-line типа с соответствующей нагрузке мощностью. | Оборудование, имеющее электродвигатели, насосы, компрессоры и прочие конструктивные элементы, которые в момент пуска потребляют большое количество электроэнергии, нельзя подключать к маломощным ИБП. Пусковые токи могут превышать стандартное потребление в 3-7 и более раз. |
На какие параметры ориентироваться при выборе ИБП
Одна из основных характеристик, по которой нужно выбирать ИБП – максимально допустимая мощность подключаемых приборов. Бесперебойник может быть использован для ПК (системного блока и монитора), роутера, оргтехники, приставок и других устройств. Потребляемую ими электроэнергию необходимо суммировать.
Мощность ИБП указывают в В·А (вольт-амперах) или в Вт. При подборе устройства важно не перепутать эти показатели.
Лучше всего иметь запас по мощности в 30-40%. Во-первых компьютер может быть модернизирован в сторону увеличения производительности или к нему могут быть подключена дополнительная периферия.
А во-вторых время автономной работы бытовых батарей (это второй важнейший показатель) на максимальной нагрузке невелико и составляет, как правило, 1-3 минуты.
При уровне потребления 50-70% от максимального, батареи могут поддерживать питание приборов гораздо дольше: 6-20 минут для бытовых моделей.
Некоторые ИБП допускают подключение внешних аккумуляторов. Это значительно продлевает время автономной работы. Маломощный компьютер сможет работать несколько часов
Диапазон входного напряжения определяет, до каких значений бесперебойник не будет питать компьютер от аккумуляторов. При частой просадке напряжения не следует брать устройства, у которых нижняя граница этого интервала больше 180 В. Иначе частое включение и отключение батарей приведет к быстрой потере их емкости.
Количество выходных разъемов вовсе не гарантируют подключение соответствующего количества устройств компьютерной периферии – ИБП способен нести определенную мощность. Всегда рекомендуется прикинуть суммарные волтьамперы устройств.
Многие ИБП имеют ЖК-дисплей и/или подключение к компьютеру через USB-порт. Это позволяет запрограммировать их действия при проблемах с электроснабжением, а также информировать компьютерную операционную систему об этом.
При размещении бесперебойников в жилых или офисных помещениях важен их уровень шума. Приборы, работающие по резервной схеме питания, не выделяют много тепла и не имеют кулеров, поэтому они самые тихие.
Если ИБП работает в паре с компьютером и у него исправен вентилятор, то он издает звук, сравнимый по мощности с шумом системного блока. Иногда, при перегрузках, бесперебойник может выдавать высокочастотные раздражающие звуки.
И последний параметр, который нужно учесть – вес устройства. Особенно, если его место будет на полках компьютерного стола или есть планы по креплению прибора на стену.
ИБП часто устанавливают и для другой бытовой техники, подробнее о выборе таких устройств читайте в статьях:
- Бесперебойник для телевизора: десятка лучших моделей ИБП + ценные советы перед покупкой
- ИБП для газовых котлов отопления: назначение, обзор моделей, советы по обслуживанию
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).
Рассмотрим условный пример.
Мы хотим подключить к ИБП:
- 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:
где:
- 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.
Вернемся к нашему примеру.
Блок питания в компьютере без регулировки коэффициента мощности, поэтому берем значение P равным 0,7. По монитору аналогично. Итого получаем полную мощность:
- для компьютера с монитором:(250+60)/0,7 =442 VA,
- для кондиционера: 2000/0,8 =2500 VA,
- Вместе: 2942 VA.
Итак, что же, покупаем бесперебойник на 3000VA? Не торопитесь, не все так просто.
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.
Посчитаем мощность нашего оборудования в ваттах:
- компьютер с монитором — 310 Вт,
- кондиционер — 2000 Вт,
- Вместе: 2310 W.
В нашем интернет-магазине, среди ИБП на 3000 VA, к примеру, есть такие:
ProLogix Professional 3000 LB USB ИБП — активная мощность 1800 Вт.
Logicpower LPM-PSW-3000VA — активная мощность 2100 Вт.
PowerCom VGS-3000 — активная мощность 2700Вт.
По полной мощности для нашего условного примера подходят все три, а вот по активной только один — PowerCom VGS-3000.
Покупаем его? Не тут-то было. Считаем дальше.
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.
Как рассчитать необходимую емкость бесперебойника?
Обычно при выборе источника бесперебойного питания у нас есть какие-то определенные требования к времени, на протяжении которого он будет поддерживать работу подключенного к нему оборудования в случае отключения электроэнергии. Многие производители указывают примерный диапазон, например, пишут, что в зависимости от нагрузки, время работы от батарей составит 4-20 минут. Или указывают, что при работе с максимальной нагрузкой это время составит 5 минут.
Но это приблизительно, а нам нужно точно быть уверенным, что купленный нами UPS обеспечит работу от батарей для определенного перечня оборудования. Или же рассчитать, сколько времени будет держать нашу нагрузку какая-то выбранная нами модель ИБП.
Рассчитываем емкость аккумуляторов для известного времени автономной работы
Для расчетов нам понадобится:
- Общая активная мощность (в ваттах), оборудования, которое мы собираемся подключить к ИБП (W).
- Время автономной работы (T).
- КПД UPS (примерно можно взять 0,85).
- Номинальное напряжение батарей.
Используем формулу:
где:
- T — время планируемой автономной работы (ч),
- P — мощность подключенного оборудования (ВТ),
- KPD — КПД источника бесперебойного питания (можно взять примерно 0,85).
И формулу пересчета емкости в Вт*ч в емкость в AH:
Допустим, нам нужно, чтобы компьютер и монитор из приведенного выше примера проработали 2 часа после отключения электроэнергии.
Емкость (Вт*ч) = 2 * 310 / 0,85 = 730 Вт*ч.
Однако емкость батарей принято указывать в ампер-часах. Чтобы пересчитать емкость в ватт-часах в ампер-часы, потребуется указать номинальное напряжение батарей.
Для батарей 12В:
Емкость (А*ч) = 730/12 = = 60,83 ≈ 61Ah.
Для батарей 24В:
730/24 = 30,42 ≈ 30Ah.
Поскольку чаще всего в ИБП используется 1-2 батареи, реже 4, емкостью 7-9AH, то подобрать ИБП стандартной комплектации для таких значений общей емкости нам будет сложно. Лучше всего купить источник бесперебойного питания с возможностью подключения внешних батарей и подбирать емкость по потребностям.
Каталог ИБП с возможностью подключения внешних батарей.
Например, могут подойти такие модели:
- ProLogix Optimum 500 500VA-300W,
- ProLogix Professional 1000 LB USB,
- Logicpower LPM-PSW-1000VA (700Вт),
- Logicpower LPY-PSW-500VA (350Вт) (UPD Снято с производства).
Преимуществом в этом случае также является то, что при увеличении нагрузки, подключаемой к ИБП, можно будет купить и подключить еще одну дополнительную батарею.
Рассчитываем время автономной работы, зная емкость ИБП
Для расчетов нам понадобится:
- Общая активная мощность (в ваттах), оборудования, которое мы собираемся подключить к ИБП (W).
- Общая емкость всех батарей ИБП в ватт-часах (Вт*ч).
- КПД UPS (примерно можно взять 0,85).
Используем формулы:
где:
- V — номинальное напряжение батарей (V),
- AH — емкость одной батареи (AH),
- N — количество батарей.
и
где:
- E — общая емкость (Вт*ч),
- KPD — КПД источника бесперебойного питания (по умолчанию можно взять 0,85,
- P — потребляемая мощность подключенного оборудования.
Возьмем для примера ИБП PowerCom BNT-800AP USB. Производитель заявляет время автономной работы 5 минут при максимальной загрузке. А сколько смогут проработать наш компьютер с монитором с потребляемой мощностью 310 Вт?
Общая емкость (Вт*ч) ИБП = 12В * 7,2AH * 1 = 86,4 Вт*ч.
Время = 86,4*0,85 / 310 = 0,237 часа ≈ 14 мин.
