Как выбрать источник бесперебойного питания?

В данной статье мы расскажем о том какие бесперебойники лучше подойдут для тех или иных задач и на что стоит ориентироваться при выборе. 

Содержание:

Возможности современного ИБП

Типы ИБП

Назначение

Выбор по характеристикам

• аккумуляторы

• тип выходного сигнала

• мощность

• дополнительные возможности

Итоги. Какой ИБП выбрать в зависимости от задач

Возможности современного ИБП

В первую очередь источник бесперебойного питания предназначен для поддержания непрерывной работы подключенных к нему электроприборов. Вторым по значению полезным свойством является способность некоторых ИБП отсекать электрические помехи и перепады напряжения (на это способны бесперебойники с автоматической стабилизацией). Конечно, в условиях когда электричество могут отключить или включить в любой момент – подобные перепады не редкость. В зависимости от типа бесперебойника это может быть простое переключение питания с сети на батарею (функция сетевого фильтра) или двойное преобразование тока, сглаживающее все электрические помехи. 

Типы ИБП

Всего есть три основных типа UPS-ов, которые, во-многом определяют их назначение, примерную стоимость и функционал. 

Резервные (off line)

Такие ИБП при каких либо критических изменениях электрического сигнала выполняют роль сетевого фильтра, переключая поддерживаемое устройство на аккумулятор. Это самое доступное решение, которое не лишено определенных недостатков. Самые важные это:

• время переключения на автономное питание составляет более 5 мс. Некоторые типы техники в таком режиме могут успеть отключится;

• чувствительны к скачкам напряжения. Так как дополнительной защитой от перепадов резервные ИБП не оснащены – это приводит к преждевременному износу аккумулятора;

• обычно в такие бесперебойники устанавливают батарею небольшой емкости, рассчитанную только на то, чтобы дать вам время корректно отключить устройство.

Интерактивные

Конструкция главной микросхемы и принцип работы практически идентичны ИБП резервного типа, но с одним отличием – на вход добавлен регулятор напряжения. Поэтому интерактивные UPS не так часто переключаются на батарею, что существенно продлевает срок ее службы. У них тоже есть определенные недостатки:

• время переключения до 1-2 мс, это быстрее чем у резервных, но для чувствительных приборов типа электрических котлов этого может оказаться недостаточно;

• напряжение регулируется ступенчато, в итоге на выходе получаем сигнал в виде не аппроксимированной синусоиды. Однако интерактивные ИБП с выходным сигналом в виде правильной синусоиды также встречаются.

Инверторные (online)

У инверторных UPS преобразование тока осуществляется дважды: в первый раз на входе – из переменного в постоянный, второй раз на выходе – из постоянного в переменный. В цепи такой микросхемы аккумулятор находится между выпрямителем и инвертором, то есть на него попадает уже выпрямленный ток, без помех. Задержки при переключении на питание от аккумулятора практически нет (вернее она ничтожно мала). Относительно интерактивных и резервных ИБП, в среднем, стоят дороже на 20-30%.  

Назначение ИБП

В зависимости от типа и характеристик устройства те или иные ИБП могут подойти для разных задач. Давайте разберем несколько основных назначений:

• для персонального компьютера (ПК). В этом случае ИБП необходим чтобы успеть корректно выключить компьютер. Поскольку блок питания ПК сам преобразует ток, сигнал в виде правильной синусоиды не является ключевым требованием для компьютерного бесперебойника. Здесь стоит обратить внимание, прежде всего, на достаточное для корректного завершения процессов время работы от аккумулятора. ;

• для систем видеонаблюдения или серверов. Для этих задач используются инверторные ИБП с возможностью подключения внешнего аккумулятора, без задержки переключения с входным сигналом в виде идеальной синусоиды;

• для газовых котлов и крупной бытовой техники. Современный двухконтурный котел оснащен электродвигателем весьма чувствительным к качеству входного сигнала – синусоида должна быть идеальная. По типу  для котлов используют преимущественно интерактивные ИБП достаточной мощности. Подобные решения подойдут и для другой крупной бытовой техники, например холодильника;

• для дома. Данная категория довольно условна, ведь производители ориентируются на более конкретные задачи. Однако в условиях войны и постоянного отключения электропитания важно иметь надежный источник питания для аварийных ситуаций. Для этого подойдут инверторные промышленные ИБП с теми качествами, которые важны для серверов и систем видеонаблюдения, только вам придется дополнительно учесть множество факторов: наличие достаточного количества нужных розеток и фильтров на бесперебойнике, наличие в продаже запасных батарей, их общую емкость и мощность, величину пусковых токов подключаемой техники. Тем не менее, подобные решения, в зависимости от итоговой мощности, могут какое-то время поддерживать работоспособность всех электроприборов даже в загородном доме.

Выбор ИБП по характеристикам

Прежде чем перейти к обсуждению важных характеристик ИБП нужно обозначить один момент. Чтобы точно рассчитать необходимую емкость батареи и мощность бесперебойника нужно учесть множество параметров. Дело в том, что подключаемые приборы не всегда будут работать на полной мощности, у большинства устройств будут разные требования к подаваемому на них напряжению и т.д.  Поэтому мы приведем для расчета общие формулы и расскажем как предусмотреть “запас” под те параметры, которые очень сложно учесть. 

Аккумулятор, как рассчитать необходимую емкость?

Подробно о специфике выборе аккумулятор для ИБП вы можете прочесть в нашем блоге. Здесь мы лишь приведем общий принцип подбора батареи по емкости.

Естественно нас интересует не сама емкость, а прогнозируемое время работы. Но эти параметры связаны, так что исходя из емкости мы можем рассчитать примерное время.

1. Определите общую мощность всех подключаемых к бесперебойнику приборов. Например: котел – 420 Вт, роутер 35 Вт, ноутбук 95 Вт – в итоге 420+35+95 = 550 Вт;

2. Вычислите примерно необходимую емкость батареи из расчета, что на 1 час работы при нагрузке в 100 Вт необходимо ~ 11 Ач (Ампер часов) емкости. То есть для общей мощности подключаемых приборов в 550 Вт понадобиться аккумулятор на 60,5 Ач.

3. Чтобы учесть износ батареи, а также ее электрические ТТХ (в частности номинальное напряжение) можно использовать более точную формулу:

E = (P*T/V) + 20-30%

Здесь E – искомая емкость аккумулятора в Ампер-часах, P – общая мощность всех подключаемых устройств в Ваттах, T – необходимое время автономной работы в часах, а V – номинальное напряжение батареи в Вольтах. 20-30% к итоговой цифре мы добавляем учитывая износ батареи со временем. 

Тип выходного сигнала (синусоида напряжения)

Есть два типа выходного сигнала аппроксимированная (модифицированная, ступенчатая) или правильная (чистая) синусоида. По сути, тип синусоиды отображает точность, с которой ИБП может регулировать напряжение. Чем выше эта точность, тем меньше шанс, что при перепаде напряжения оно достигнет критических значений. \Разница между фактическим и заявленным напряжением в ИБП со ступенчатой синусоидой может доходить до 10%. Это неприемлемо для техники, требующей высокой точности при подаче напряжения, например котлов, систем видеонаблюдения и т.д.

Мощность ИБП, как ее рассчитать

Производители UPS указывают либо номинальную мощность устройства – в Ваттах (В), либо относительную в Вольт-Амперах (ВА). Грубо, общую необходимую мощность в Вольт-Амперах определяют добавив примерно 60% к общей мощности в Ваттах.

Для крупной бытовой техники (например холодильники) придется также учитывать такой параметр, как пусковые токи. В момент старта коллекторного двигателя* нагрузка на источник питания (ИБП) резко увеличивается. Чтобы запустить оснащенную такими двигателями технику понадобиться пусковая мощность в 1,5-2 раза превышающая ту мощность, которую она потребляют постоянно.

* инверторные двигатели не требуют запаса по мощности для корректного старта. 

Приведем пример: у вас холодильник с коллекторным двигателем на 1000 Вт, значит для его поддержки понадобиться ИБП с максимальной мощностью 1500-2000 Вт или  ~ 2350-3200 ВА. 

Дополнительные возможности ИБП

Возможность подключения внешнего аккумулятора (или нескольких). У мощных ИБП, рассчитанных на поддержку множества разных приборов, аккумулятор обычно внешний. Батареи необходимой емкости в продаже может не быть, тогда придется создавать контур из нескольких АКБ. Чтобы их емкость суммировалась, необходимо соединить их последовательно (подробнее о последовательном и параллельном подключении читайте в Википедии). 

Подключение к генератору. Если ИБП поддерживает подключение генератора, вы можете сэкономить на количестве аккумуляторов. Электрогенератор работающий на дизеле или бензине можно запустить за 10 минут до того, как аккумулятор разрядится. Однако тут нужно учесть два момента:

• возможность подключения генератора должна быть предусмотрена в вашей конкретной модели ИБП;

• генератор довольно шумный.

Холодный старт. Функция которая позволяет запустить устройство (например ПК) за счет аккумулятора UPS. 

Наличие необходимых разъемов. Соответствующие разъемы на корпусе ИБП для зарядки и подключения мелких гаджетов (USB Type-C, Micro-USB и т.д) может помочь, запитать целевые гаджеты непосредственно от бесперебойника. 

Итоги. Какой ИБП выбрать в зависимости от задач

1. Возможность корректно отключить приборы с небольшим запасом времени (10-15 минут). Например, рабочий ПК, на котором необходимо сохранить все данные и правильно его выключить. Для этого подойдет резервные или интерактивный ИБП с аккумулятором на 2-3 Ач. 

2. Поддержка работоспособности важных электроприборов несколько часов и более. Самый актуальный для блэкаутов сценарий при котором понадобиться инверторный (гибридный) ИБП с внешним аккумулятором и возможностью подключения нескольких АКБ. Необходимо четко понимать какие именно приборы вы будете подключать к бесперебойнику и вычислить их общую мощность. Например, для того чтобы поддерживать работу связки: газовый котел, роутер, ноутбук, домашнее освещение, телевизор 10 часов – может понадобиться бесперебойник с мощностью 800 Вт и аккумулятором (или комплектом АКБ) на 800-1000 Ач*;

3. Для газового котла. Нужен ИБП с правильной синусоидой. В обычных условиях хватает бесперебойника с небольшим аккумулятором. Но сейчас, когда часто отключают электроэнергию, лучше подобрать батарею способную обеспечить 3-4 часа автономной работы котла. Большим плюсом будет поддержка функции холодный старт.

* Такое решение, безусловно, будет дорогим. И после необходимых подсчетов можно примерно определить что окажется выгоднее – использовать отдельные, относительно бюджетные ИБП для основных приборов и купить мощный электрогенератор для запитки дома или покупать большой мощный и дорогой ИБП, а электрогенератор к нему либо не покупать, либо брать по остаточному принципу для поддержки.

Можно сэкономить на общей мощности и емкости батарей UPS если “снять” с него часть нагрузки. Запаситесь повербанками для мелких гаджетов, фонариками и батарейками, а также газовой горелкой работающей на сменных баллонах – чтобы готовить. Холодильник может сохранять холод до 3-4 часов, после отключения электричества (если его не открывать), то есть его можно подключать к бесперебойнику не сразу. Все это существенно “разгрузит” ИБП и позволит сэкономить на его покупке.