Рекомендации по выбору источника бесперебойного питания.

    Любой пользователь легко припомнит ситуацию, когда электрический лампы в помещении вдруг моргнули и на экране в место набранной с таким трудом информации, снова возникла таблица загрузки компьютера. Иногда помехи и перебои бывают настолько кратковременны, что человек просто не замечает их. Это, однако, не означает, что они не смогут повлиять на работу компьютера.

Виды сетевых помех.

Существует множество видов сетевых помех. Наиболее часто встречающиеся следующие:

• высоковольтные (до 3-5 тысяч вольт) импульсы длительностью от долей до десятков миллисекунд (в российской бытовой электросети частота тока равна 50 Гц, следовательно, период колебаний 20 мс). Они вызываются атмосферными явлениями (молния) или переключением мощных нагрузок в линиях;
• всплески и провалы (до 50% по амплитуде, несколько периодов по длительности). Они возникают при запуске электродвигателей (пылесосы, холодильники, станки и т.д.);
• проникновение в сеть интенсивных высокочастотных помех при включении мощных передатчиков, импульсных блоков питания и др.;
• временные “провалы” сетевого напряжения или даже полное его пропадание;

    Перечисленные помехи могут привести к нарушению нормальной работы компьютера в целом и даже к выходу из строя некоторой электронной начинке компьютера.

    Сегодня применение источника бесперебойного питания (ИБП) является единственно реальной возможностью защитить компьютер от сетевых помех.

    В настоящее время практически все именитые производители ИБП продают свою продукцию в нашей стране. В их числе таки производители как American Power Conversion, Exide Electronics, Emerson Electric Corporation, Fiscars, Merlin Gerin? Powercom, Victron, ELLIT и многие другие. Принятое международное название этих приборов – UPS (Uninterruptible Power Supply).

    ИБП отличаются друг от друга схемной архитектурой, техническими характеристиками и ценой. Ниже приведены рекомендации по выбору ИБП с точки зрения пользователя, которому необходимо защитить компьютер дома или в офисе.

Конструкция ИБП.

Существует устоявшийся набор компонентов, которые присутствуют практически во всех моделях ИБП:

• батарея аккумуляторов для подачи энергии после пропадания сетевого напряжения;
• преобразователь постоянного напряжения батареи в переменное напряжение амплитудой 220В инвертор;
• зарядное устройство для зарядки батареи;
• блок управления для анализа состояния сети, управление переходом из сетевого режима в автономную работу, обеспечения функционирования электроники, а также для индикации;
• фильтр и ограничитель сетевого напряжения.

Кроме того, ИБП могут быть снабжены устройствами, не являющимися обязательными, но делающими его более универсальным:

• преобразователь сетевого напряжения в постоянное напряжение питания инвертор – конвертор;
• блок регулирования входного напряжения (AVR, или бустер), обеспечивающий повышение или понижение входного напряжения при небольших отклонения амплитуды от нормы без перехода в автономный режим, что значительно увеличивает срок службы батареи;
• автоматический переключатель из сетевого режима в автономный;
• электронные анализаторы степени разрядки батареи, необходимости ее замены и прочего;
• интерфейс связи компьютера с ИБП и т.д.

Классы ИБП.

    Два основных класса ИБП называются off-line и on-line. Устройства относящиеся к первому из них (называемые также standby, или резервные), гораздо более просты и дешевы. При наличии напряжения в сети такой ИБП передает его непосредственно на компьютер, лишь отфильтровав помехи да в некоторых случаях пропустив сетевое напряжение через блок AVR. В это время инвертор отключен, а зарядное устройство подзаряжает батареи. При пропадании сетевого электроснабжения автоматически включает инвертор, а переключатель (с задержкой!) подключает выходное напряжение к выходной розетке. Одновременно включается световая и звуковая индикация, напоминающая, что компьютер питается от батареи и время ограничено.

    ИБП класса on-line работают иначе. При наличии сетевого напряжения постоянно включенный конвертор заряжает батарею и одновременно служит источником питания для также включенного инвертора. Скорость зарядки и разрядки батареи одинаково, поэтому она остается заряженной до момента пропадания напряжения. С этого момента батарея начинает разряжаться, а необходимость в каком-либо переключении отсутствует. У ИБП этого класса худший КПД “от сети” (то есть при работе в сетевом режиме), зато обладают в несколько раз лучшей помехозащищенностью, а также принципиальным отсутствием задержки включения автономного режима.

    Существует множество моделей источников промежуточных видов: феррорезонансные, интерактивные, двунаправленные и др., которые, по сути, принадлежат к классу off-line с улучшенным алгоритмом работы и эксплуатационными удобствами. В каждом случае следует решать, насколько эти непринципиальные удобства вам необходимы.

Технические характеристики ИБП и их анализ.

    Приведем технические характеристики, наиболее важные с точки зрения выбора источника бесперебойного питания.

    Выходная мощность – это максимальная мощность подключаемой нагрузки. Так как компьютер является “емкостного характера” (благодаря так называемому импульсному блоку питания), то его мощность указывается в вольт-амперах (ВА), а не в ваттах. Величина этого параметра, как правило, присутствует в названии ИБП, например, UPS-400. Пользователю следует помнить, что потребляемая мощность компьютера вместе с монитором составляет 170 – 190 ВА. Поэтому ИБП с выходной мощностью 400 ВА может обслуживать 2 таких компьютера с мониторами (если необходима поддержка для завершения работы), но если дополнить ПК устройствами, требующими резервного питания, то потребуется более мощный источник.

    Время работы в автономном режиме – это время, в течение которого ИБП способен обеспечивать питание компьютера после пропадания сетевого напряжения. Важно помнить, что большинство ИБП, представленных на российском рынке, разработаны с таким расчетом, чтобы встроенная батарея обеспечивала время автономного режима с максимальной нагрузкой, его едва хватает для выхода из рабочей программы (4-10 минут). При уменьшении нагрузки это время увеличивается (причем нелинейно - из-за свойств аккумуляторов), но при этом ИБП недогружается по мощности, его к.п.д. падает. Часто пользователю бывает необходимо при пропадании сети завершить работу над документом, а не выходить из программы. Тогда рекомендуется использовать ИБП с большим запасом мощности (в нем используется батарея большей емкости) либо специально разработанные ИБП с большим ресурсом работы.

    Форма выходного напряжения - это форма кривой на выходе ИБП в автономном режиме (в сетевом режиме ИБП класса off-line передает на выход непосредственно сетевую синусоиду). Конечно, те ИБП, которые формируют на выходе синусоидальное напряжение, (то есть их коэффициент нелинейных искажений меньше 5 процентов),- лучше других, им надо отдать предпочтение, если нагрузкой являются чувствительные устройства. Большинство же компьютеров и мониторов отлично работают и с так называемой модифицированной синусоидой, которая формируется на выходе большинства ИБП класса off-line. Зато эти приборы значительно дешевле, а их к.п.д. выше, а значит - больше время работы в автономном режиме.

    Диапазон входного сетевого напряжения без перехода в автономный режим- эта характеристика важна тем, у кого постоянно сетевое напряжение существенно ниже или выше нормы. Хотя блок питания современного компьютера способен функционировать в широких пределах изменения сетевого напряжения, однако дополнительное устройство АVR (автоматический регулятор напряжения- см. выше) несколько облегчает тепловой режим собственного блока питания. При наличии этого устройства диапазон входного сетевого напряжения увеличивается от примерно 185-253 В до 165-275 В. Если сетевое напряжение не выходит за пределы интервала 185-253 В, то затраты на расширение диапазона не оправданы. С кратковременными выходами за эти пределы (10-20 минут) прекрасно справится блок питания самого компьютера.

    Следует отметить, что многие импортные ИБП переходят в автономный режим только при выходе допустимого диапазона входных напряжений за нижний предел, но не контролируют превышение верхнего допустимого предела, либо просто отключаются. На это российский пользователь тоже должен обращать внимание, так как в такой ситуации блок питания компьютера может выйти из строя, а отключение вместо перехода на батарею - тоже не самый приятный шаг со стороны ИБП.

    Время заряда батарей - это время, в течение которого разряженная батарея (до полного отключения нагрузки в автономном режиме) снова заряжается до номинальной емкости. Так как процесс заряда характеризуется насыщением. То это время трудно оценить точно. Даже в тех случаях, когда в описании импортного ИБП указано: время заряда батареи до 0,9 ее емкости- 8 часов, практически полный заряд батареи произойдет через 11-13 часов. Эта характеристика очень важна для российского пользователя - ни в одной другой стране не отключают напряжение два раза за один день!

    Время перехода в автономный режим- это время, в течение которого ИБП обнаруживает исчезновение сетевого напряжения, включает инвертор и подает его выходное напряжение на выходную розетку. Считается, что компьютер “ не замечает” смены источника своего сетевого питания, если она произошла за время, меньше половины периода, то есть для российской сети - за 10 мс. Как правило, по паспортным данным, все ИБП удовлетворяют этому требованию, однако при понижении напряжения сети это время может увеличиться, поэтому, приобретая ИБП, необходимо уточнить, как конкретная модель ведет себя при пониженном напряжении сети.

    Наличие высокочастотного преобразования. В последнее время на рынке стали появляться более совершенные ИБП нового поколения, принципиально отличающиеся от традиционных тем, что в них инвертор работает не на сетевой частоте (50 или 60 Гц), а на частоте в несколько десятков тысяч герц. Имея поначалу худший к.п.д., сегодня они не уступают по этому параметру традиционным источникам, несмотря на наличие дополнительного блока- формирователя сетевого напряжения. К потребительским достоинствам этих ИБП относятся:

• значительно меньший вес и габариты из-за отсутствия низкочастотного силового трансформатора;
• в несколько раз (в зависимости от качества изготовления) меньший акустический шум при работе от батарей;
• меньший коэффициент искажений модифицированной синусоиды, к тому же не увеличивающийся по мере разряда батареи.

    Подводя итог, следует рекомендовать ИБП класса off-line для защиты всех терминалов локальных вычислительных сетей, персональных компьютеров, периферийного оборудования, оргтехники в тех случаях, когда сбой питания не ведет за собой катастрофических последствий для пользователя. В случае же применения ИБП для защиты серверов вычислительных сетей, медицинского оборудования и чувствительной медицинской аппаратуры рекомендуются ИБП класса on-line.

По материалам "Computer Direct" №2 97