Все про ИБП (источник бесперебойного питания): зачем нужен и как работает

Источник бесперебойного питания (ИБП) для компьютера рекомендуется использовать, когда часто наблюдаются перепады напряжения сети или необходимо сохранить важную информацию. Существуют разные виды таких устройств. При выборе учитывают основные параметры, их соотносят с характеристиками ПК. За счет этого обеспечивается надежность при эксплуатации компьютера.

Что такое источник бесперебойного питания

ИБП — это устройство, которое позволяет компьютеру работать в течение небольшого промежутка времени, когда нет напряжения в электрической сети. Оно содержит аккумулятор, который включается, когда энергия от электрической сети перестаёт поступать. При этом источник бесперебойного питания сигнализирует о потере тока. И пользователь может сохранить данные и завершить работу до того, как иссякнет заряд батареи. При скачках напряжения ИБП их перехватывает, чтобы не пострадала аппаратная часть компьютера.

Отличие ИБП от системы вспомогательного генератора или резервного генератора в том, что он обеспечивает мгновенную защиту от перебоев с подачей электричества благодаря энергии, запасённой в аккумуляторах. При этом компьютер не прерывает работу. Для перехода к системе вспомогательного питания нужно время.

Источники бесперебойного питания используют для защиты аппаратного обеспечения, такого как компьютеры, центры обработки данных, телекоммуникационное или другое электрическое оборудование, где неожиданное отключение электричества может приводить к травмам, гибели людей, серьёзным сбоям в работе или потере данных.

Восстановление

Как восстановить бесперебойник? Без специальных навыков самостоятельно восстановить бесперебойник можно только тогда, когда проблема кроется в аккумуляторной батарее. Её замена крайне проста. Во оставшихся случаях ремонт может произвести только специалист. Как можно понять, что сгорел ИБП и почему это произошло? Понять, что произошло непоправимое можно по характерному запаху гари. Это может быть вызвано мощным скачком напряжения в сети. Сгореть в таком случае должен предохранитель, который входит в конструкцию ИБП. Также причиной того, что сгорел бесперебойник может явиться короткое замыкание. В таких случаях возможность восстановления зависит от характера повреждений и их объёма. Существует ряд случаев, когда ремонт источников бесперебойного питания становится невозможным. В первую очередь это касается механических повреждений. Если ИБП упал с большой высоты и получил серьёзные повреждения, то можно смело начать искать ему замену. Пожары могут вызвать невосстановимые повреждения высокой температурой и огнём. Поставить крест на жизни источников бесперебойного питания могут и потопы или другие ситуации, когда вода попадает внутрь ИБП. При очень длительной эксплуатации электролит в конденсаторах может засохнуть. Если ваш ИБП стар, то наверняка найти запчасти на такую модель будет невозможно. В этом случае лучше задуматься о приобретении более современной и надёжной модели. Не стоит забывать и о стоимости ремонта, который в некоторых ситуациях может превышать стоимость самого ИБП. Во всех перечисленных случаях искать причину того, что UPS выключается при каждом запуске бессмысленно.

Основные характеристики

Важная характеристика ИБП — его выходная мощность. От неё зависит суммарная мощность устройств, которые можно подключить к этому источнику. Для ее определения нужно:

• проверить мощность каждого устройства, которое будет работать через ИБП, и сложить все;
• переводим полученное на предыдущем шаге значение из ватт в ВА, для этого делим его на коэффициент мощности (cosϕ) равный 0,6;
• чтобы обеспечить запас, увеличиваем полученное значение на 20 %, то есть умножаем всё на 1,2.

Приведём пример расчёта. Допустим, у нас есть компьютер мощностью 250 Вт, монитор – 30 Вт и колонки 5 Вт.

Определяем их суммарную мощность:

Pw = 250 + 30 + 5 = 285 Вт.

Теперь можно узнать минимально допустимую мощность ИБП:

Pva = (Pw/0,6) * 1,2 = (285/0,6)*1.2 = 570 ВА

При определении мощности, потребляемой персональным компьютером, неправильно ориентироваться на мощность его блока питания. Определить реальное значение можно при помощи бытового амперметра или ваттметра с розеткой. Если такого прибора нет, то можно вычислить требуемую величину при помощи квартирного счётчика. Для этого нужно:

• отключить от сети все приборы, потребляющие электроэнергию;
• включить ПК и запустить на нём часто используемую программу;
• когда показания счётчика увеличатся на одну десятую киловатта, начать отсчёт времени до следующего изменения показаний;
• вычислить мощность, потребляемую компьютером по формуле: P = 100 * (60 / t), где t это время изменения показания счётчика на 0,1 кВт.

Следующим по важности параметром будет время, в течение которого ИБП сможет обеспечить функционирование подключенных к нему устройств при отключении электричества. Часто производители указывают значение, которое измерено при подключении максимальной нагрузки. Но обычно источник бесперебойного питания работает при мощностях, меньших максимальной, и время его автономной работы будет больше заявленного производителем. Увеличение продолжительности работы не пропорционально уменьшению величины нагрузки. При уменьшении суммарной мощности нагрузки в два раза время автономной работы может увеличиться в 2,5–5 раз, а при тройном падении нагрузки в — 4–9 раз.

При выборе источника бесперебойного питания нужно также обратить внимание на характеристики:

• напряжение на выходе устройства;
• время переключения — это время, в течение которого ИБП переходит от питания от электрической сети к работе от аккумуляторов.

Прежде чем покупать ИБП, нужно определить, какую технику вы будете к нему подключать — от этого зависит, сколько и какие разъёмы будут на выходе источника питания. Часто встречаются такие интерфейсы:

• CEE 7 Schuko, или евророзетка, нужна для подключения Wi–Fi роутера или другой техники;

• IEC 320 C13, или компьютерные разъёмы.

Полезным может также оказаться сам дисплей. На нём может отображаться важная информация: напряжение на входе и выходе устройства, уровень заряда аккумулятора, выдаваемая мощность.

Источники бесперебойного питания, построенные по принципу двойного преобразования, а также некоторые линейно-интерактивные модели при работе выделяют много тепла и нуждаются в его отводе. Чаще всего для этой цели используется вентилятор, который издаёт шум. На этот момент также стоит обратить внимание.

Полезной также может быть функция холодного старта. Тогда устройство можно включить, даже если в сети нет электричества.

Это все основные характеристики ИБП.

Популярные модели

Определяясь, как выбрать бесперебойник для компьютера, не стоит забывать о производителях приборов. К популярным маркам, в линейке которых есть качественные и эффективные ИБП, относят Powercom, P-com и APC. Пользуется популярностью продукция и других производителей, ценовая политика которых делает покупку более доступной — но качество таких источников обычно ниже.

APC Black-UPS 500

Имеет функцию подзарядки аккумулятора — на это действие понадобится не меньше 6 часов.

Время работы при полной загрузке — до 5 минут, офисный ПК (200-250 Вт мощности) сможет работать до 10 минут.

Преимуществами модели считают хорошо собранный корпус, большое количество защитных функций, быстрое переключение на аккумулятор (6-10 мс), управление через ПК и доступную цену. К недостаткам можно отнести только небольшую мощность источника.

Powercom Raptor RPT-1025AP

Такой модели хватит для работы игрового компьютера и монитора. Время переключения на батарею не превышает 4 мс.

На зарядку аккумулятора до полного уровня устройству потребуется около 4 часов.

К плюсам ИБП относят небольшое время заряда и длительную работу при полной нагрузке (до 20 минут), защиту от высокой влажности в помещении и минимальный уровень создаваемого шума. Минусов у модели практически нет.

APC Black UPS Pro 900G-RS

Модель оснащена монохромным дисплеем с синей подсветкой для отображения информации об оставшемся времени работы и текущем режиме заряда.

В устройстве используется две мощные батареи, время зарядки которых достигает 8 часов.

Плюсы прибора заключаются в полной защите от всех непредвиденных ситуация — от скачков напряжения до короткого замыкания. Производитель хорошо реализовал и управление через компьютер — в комплекте диск с фирменным ПО. Впечатляет и время работы — при подключении домашнего ПК общей мощностью потребления 120 ватт APC Black UPS Pro 900G обеспечит его стабильным питанием до 50 минут. Мы протестировали данный аппарат и были приятно удивлены его очень тихой работой. Минусов у данного устройства практически нет, за исключением, пожалуй, довольно большого веса. С полным обзором APC Black UPS Pro 900G вы можете познакомиться на нашем сайте в ближайшее время.

Sven Pro+ 800

Производитель позаботился о прочном корпусе, имеющем, в общем, неплохой дизайн. Переключение на АКБ происходит в течение 10 мс, время для заряда — до 8 часов.

Преимущества прибора — доступная цена, управление с компьютера, интересный дизайн и сравнительно небольшие размеры.

Недостатки — возможность подключить к аккумулятору только 2 других устройства и большое время заряда батареи.

Виды источников бесперебойного питания в зависимости от принципа работы

Есть три типа ИБП в зависимости от принципа их действия: резервные, линейно-интерактивные и с двойным преобразованием. Отличаются они качеством выходного напряжения и ценой. Самые простые и дешёвые — резервные, а более дорогие — двойного преобразования.

Наиболее простая схема — резервная. Она работает по принципу: как только в сети пропадает электричество, питание всех подключенных машин переходит в автономный режим. Когда подача электроэнергии восстанавливается, устройства получают её от сети, и аккумуляторы начинают заряжаться.

Для преобразования переменного входного тока в постоянный (для зарядки батареи) применяется выпрямитель. Обратное преобразование выполняется инвертором. Для переключения режимов работы обычно используется электромеханическое реле.

Линейно-интерактивные устройства отличаются наличием ступенчатого стабилизатора (AVR), который обеспечивает постоянное выходное напряжение даже при больших отклонениях сетевого. Это предотвращает частый переход источника бесперебойного питания в автономный режим при скачках напряжения во внешней сети. Тем самым срок службы устройства увеличивается.

В системах с двойным преобразованием сначала переменное напряжение электрической сети превращается в постоянное. После этого на инверторе происходит обратное преобразование из постоянного в переменное. Такой принцип работы позволяет отделить входное питание от выходного и обезопасить устройства пользователя от любых нежелательных сюрпризов во внешней сети. ИБП с таким принципом работы ещё называют “ИБП с двойным преобразованием”.

ИБП отключается при работе

Почему отключается ИБП во время работы? Данная проблема является весьма распространённой, когда посреди работы через непродолжительное время бесперебойник просто отключает нагрузку. Этому может способствовать ряд причин. В таком случае для начала стоит проверить есть ли какие-то неучтённые перегрузки на выходе. Стоит обратить внимание на то, в каком режиме бесперебойник отключается: при работе от магистральной сети или в автономном режиме. Если отключение происходит при работе от аккумуляторной батареи, то скорее всего неисправна или попросту изношена сама аккумуляторная батарея, что не позволяет ей обеспечить необходимо время работы. Если вы заметили, что бесперебойник выключает компьютер даже при наличии электроэнергии, то не спешите с выводами. Провалы напряжения могут быть очень короткими, что человек этого может не заметить их. Однако, ИБП в таком случае перебрасывает питание нагрузки на АКБ, а если он опять-таки не исправен, то на лицо и отключение нагрузки. Возможен ещё один случай, когда ИБП выключает компьютер при работе в автономном режиме. Это может быть вызвано специальным программным обеспечением. В число стандартных возможностей в том числе входит и возможность отключения компьютера по заданным установкам. Такие установки могут быть установлены автоматически вместе с программным обеспечением. В таком случае как сделать, чтобы бесперебойник не отключался понятно сразу. Стоит заметить, что такие отключения могут производиться в определённое время или даты. Точно такая же проблема может возникнуть при удалённом мониторинге. Если вы используете не «родной» кабель для удалённого мониторинга, который идёт в комплекте с источником бесперебойного электропитания. Ответ на вопрос почему выключается бесперебойник может крыться именно в нём. Использование не фирменных аксессуаров может явиться не только причиной того, что отключается ИБП, но и ряда других проблем.

Внезапное отключение может происходить от того, что греется ИБП. Высокая температура не самым лучшим образом сказывается на АКБ. Выделение тепла является характерным для ИБП с онлайн топологией. Но даже их нагрев должен находится на определённом уровне. Если вы заметили, что греется бесперебойник, то необходимо убедиться, что исправно работают вентиляторы охлаждения. Они не должны быть прикрыты или забиты пылью, пухом или чем-то другим, что может помешать циркуляции воздуха. В случае, когда бесперебойник включается и выключается, проблема может заключаться в низком уровне напряжения сети. Это может стать проблемой для резервных ИБП. Устранить это можно покупкой более продвинутого ИБП или с помощью стабилизатора напряжения.

Возможно отключение происходит при переключении на АКБ. Если ИБП не переключается на батарею, но известно, что АКБ исправна, тогда вероятно проблема находится в неисправном реле, осуществляющем данное переключение. При подключении маломощной нагрузки можно столкнуться с тем, что бесперебойник отключается через 5 минут. В некоторых моделях минимальная мощность нагрузки воспринимается ИБП как сигнал для отключения. Суть идеи состоит в том, что ИБП воспринимает это так будто, например, компьютер выключен, а сам ИБП отключается, чтобы сэкономить заряд.

Для чего используют

Чаще всего источники бесперебойного питания используют для обеспечения питания цифровой техники. Благодаря им данные, с которыми работает пользователь, при неожиданном отключении питания не пропадут. За время автономной работы можно успеть сохранить данные и завершить работу операционной системы. Они также защищают и продлевают срок службы компьютерного оборудования.

Они также используются в промышленности на критических участках, нарушение работы которых приводит к остановке производства. Например, они могут предотвратить нарушение работы промышленных логических контроллеров или релейных схем.

Они также нужны в больницах, там, где надёжное электроснабжение критически необходимо. Например, в операционных в момент операции отключение электричества может стоить пациенту жизни.

Кроме этого, они востребованы в системах безопасности, например, для обеспечения бесперебойной работы сигнализации.

Для чего нужен бесперебойник?

Итак, ИБП применяют в случае отключения электричества для обеспечения бесперебойной работы газовых, твердотопливных котлов, циркуляционных насосов системы отопления дома или квартиры, а также для предотвращения возникновения каких либо аварийных ситуаций связанных с этим неприятнейшим явлением. Здесь я думаю, с теорией всё понятно. Вопрос о покупке ИПБ безусловно лежит на плечах самого покупателя. В опцию котла, насоса или иного прибора бесперебойник не входит. Поэтому, если вы цените комфорт и цените свои деньги в случае экстренных ситуаций я, всё же нахожу эту опцию абсолютно нужной и необходимой. Далее, решив, что вам такой прибор необходим, возникает вопрос выбора модели, которая бы отвечала требованиям ваше домашней утвари и была бы с ней совместимой. С одной стороны мощности должно хватать на покрытия затрачиваемой энергии вашего, к примеру, котла, а с другой стороны вываливать кучу средств на мощность ИПБ, которая в дальнейшем будет лишней также не целесообразно. Сразу отмечу, что ИБП могут быть как наделены функцией выпрямителя так и не иметь такой функции. В первом случае ИБП с выпрямителем, помимо источника автономности питания служат как своеобразный предохранитель от возможных перепадов напряжения. Одним из главных показателей, который определяет стоимость источника, является его способность, как можно дольше автономно поддерживать работу приборов вашего дома или квартиры. Чем выше способность служить альтернативным источником, тем выше мощность самого аккумулятора (измеряется а Ач). В данном случае здесь всё как у обычного аккумулятора, только отдельно аккумулятор служит для запуска двигателя, к примеру, а в сочетании с ИБП для поддержания работы разных систем дома или офиса без электроэнергии. Чтобы правильно подобрать ИБП для дома, квартиры или офиса необходимо знать параметры техники, с которой приходится иметь дело.

Как выбрать ИБП

При выборе источника бесперебойного питания сначала нужно обращать внимание на основные технические характеристики: мощность, время автономной работы, выходное напряжение, время переключения. Кроме этого, стоит проверить, какие разъёмы и в каком количестве есть на устройстве, а также наличие дисплея и уровень шума.

Однако для каждого вида бытовой техники есть свои рекомендации по выбору ИБП. Для подключения устройств, имеющих встроенный импульсный блок питания, таких как компьютер, Wi–Fi роутер, телевизор, можно найти относительно недорогую модель источника. Для резервного питания системы освещения также не нужен дорогой ИБП. Здесь ориентироваться нужно на мощность и время работы устройства.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос

Для оборудования, включающего электродвигатель (например, для холодильника), стоит покупать более сложные источники питания. В данном случае на выходе ИБП должна быть чистая синусоида. К тому же при пуске двигателя токи возрастают в пять раз. Например, если холодильник во время работы потребляет 400 Вт, для него подходит источник бесперебойного питания мощностью более 2000 Вт (400 * 5 = 2000 Вт). Такой блок питания может проработать 30 минут (если потребляемая мощность равна 400 Вт). Если холодильник охлаждает 5 минут, то такого источника энергии хватит на шесть включений.

Для бытовых устройств, которые потребляют много энергии в течение длительного времени, таких как стиральные машины, кондиционеры, невозможно найти недорогой ИБП. Здесь есть два выхода. Если отключения электричества происходят нечасто и на короткое время, то можно попробовать обойтись без дополнительных приборов. Или можно взять генератор, работающий от двигателя внутреннего сгорания.