Дата публикации: 2012-03-19 22:19:00

Источник бесперебойного питания (ИПБ)

Как выбрать бесперебойник, ведь, не считая разницы в мощности, они почти одинаковы?

Э, нет, не скажите. Только по логике функционирования ИБП можно разделить на несколько больших групп. Пассивные, они же standby, они же резервные, официально - VFD, не вмешиваются в питание устройства, их инвертор полностью обесточен, пока напряжение в сети соответствует их «представлениям» о норме. Как только ситуация признается аварийной, питание нагрузки полностью переключается на инвертор. Эти ИБП не стабилизируют напряжение. Линейно - интерактивные источники, line - interactive, smart, официально - VI, отличаются от своих простейших собратьев умом и сообразительностью. Они отслеживают параметры сети и пытаются корректировать их. Для этого в схеме предусматривается автотрансформатор, обмотки которого переключаются при помощи группы реле. В зависимости от того, какая часть обмотки подключена, такое напряжение и окажется на нагрузке. Если коммутация трансформатора не помогает привести выходные параметры в норму, включается инвертор и источник работает автономно, насколько хватит сил. Подвид этих ИБП - так называемые AVR. В данном контексте AVR - это automatic voltage regulator. То есть стабилизатор напряжения без возможности автономного питания нагрузки.

Онлайновые источник бесперебойного питания UPS, они же байпасные, они же double conversion, официальное название - VFI,самые продвинутые, в них переменное напряжение сети вначале преобразуется в пониженное постоянное, а затем снова трансформируется в сетевое. Случись перебой питания, аккумулятор мгновенно «оказывается в деле» и пропадания электричества не происходит вовсе. Очень, кстати, важный момент: в первых двух по списку типах устройств присутствует «ступенька». То есть некоторое время ваш ПК остается без пищи.

Напряжение сети уже исчезло, а инвертор еще не успел выйти на паспортный режим. Здесь спасают емкости фильтра. Но для точной научной или медицинской аппаратуры и эти миллисекунды иногда имеют значение, поэтому при особых требованиях к качеству питания ставят онлайновые ИБП UPS. В домашних же системах и небольших серверах онлайновые ИБП UPS не применяются, поскольку достаточно дороги.

Инвертор, автотрансформатор... изъясняйтесь уже понятнее, а то в голове что-то закипает.

Инвертор - электронная схема, преобразующая постоянное напряжение низкого уровня в переменное напряжение высокого уровня. Для этого используется трансформатор, то есть устройство из двух или более катушек из провода на общем сердечнике без электрической связи между ними. Генератор прямоугольных импульсов с изменяемой скважностью переключает транзисторы в первичной обмотке этого трансформатора, возбуждая в сердечнике магнитное поле, которое воздействует на вторичную обмотку, индуцируя в ней напряжение. Упрощенно можно сказать, что величина этого напряжения зависит от количества витков и силы магнитного поля. В инверторах важную роль играет схемы обратной связи и защит. Ключевые элементы без надлежащего ухода могут выйти из рабочего режима и очень быстро сгореть. Качество инвертора - это как раз его надежность. Габариты и вес инвертора зависят от размеров трансформатора, а он тем меньше, чем выше частота переключения транзисторов.

У автотрансформатора, как и у простого трансформатора, есть несколько обмоток, но они имеют между собой связь. Выходное напряжение может быть как выше входного, так и ниже в зависимости от соотношения числа витков обмоток. По такому принципу работает ЛАТР, его отвод - угольное колесо, ездящее по зачищенному от изоляции торцу катушки. И именно при активном участии ЛАТРа тестируются электрические параметры ИБП, иначе как определить его чувствительность к провалу или повышению напряжения сети?

И что, вся эта ватага радиодеталей, транзисторы, генератор импульсов, трансформатор делают «настоящее сетевое напряжение» 220 В 50 Гц?

И да, и нет. Напряжение - да, 220 В ± 10-15%, но частота может немного отличаться от стандарта. Про форму тока и говорить нечего. На экране осциллографа, если его подключить к нагрузке, питаемой от ИБП, будет жутковатая для непосвященного картина. Вместо ровной синусоиды видно лестницу на вершину и такую же вниз. По - умному это называется аппроксимированная синусоида. Но если использовать ИБП по назначению, то есть применять его для питания компьютерной техники, то эти ступеньки никому и ничему не вредят. Дело в том, что в компьютерах применяются импульсные источники питания, а в них сетевое напряжение сразу же выпрямляется, становясь постоянным.

Совсем другая картина будет, если к ИБП подключить обычный трансформатор или электродвигатель переменного тока. Они рассчитаны на переменное напряжение и при поступлении на питающие клеммы «лесенок» будут гудеть больше обычного и могут даже перегреваться. А аудиоаппаратура в таких условиях может начать неприятно фонить в колонки. Но сначала объясните мне, зачем в условиях блэкаута дослушивать Вивальди или дотачивать на точиле отвертку ? Каждому устройству - свое предназначение, и ИБП - это не автономный источник питания всего и вся. А всего лишь соломинка.

 

Кстати, хорошая идея - подключить ИБП к бортсоти автомобиля и питать от него кипятильник!

Если вы еще не сожгли ИБП, у вас это обязательно случится. Инвертор бесперебойника рассчитан только на определенный аккумулятор, напряжение которого постепенно снижается по заранее известной кривой. Автомобильный аккумулятор для домашнего ИБП - безбрежный океан электроэнергии, и, пытаясь использовать его, инвертор перегреется и сгорит. Ведь транзисторы сильно раскаляются, а уменьшения напряжения не происходит. Щелк, и все!

По этим же соображениям применение слишком мощного ИБП для питания маломощного компьютера увеличивает время автономки не настолько сильно, как хотелось бы. Сильный инвертор сам по себе потребляет немало электричества от аккумулятора, поэтому энергия последнего будет расходоваться на нагрев ключевых элементов и трансформатора. Другими словами, зная примерную мощность нагрузки, разработчики стараются обеспечить бессбойную работу ее в течение определенного времени, а если недогрузить бесперебойник, КПД его инвертора будет низок.

 

Почему мощность блока питания компьютера указывается в ваттах, а мощность ИБП - в других ваттах, VA или ВА? Как одно пересчитать в другое?

Хороший вопрос. VA, или ВА, вольт-амперы, единица измерения реактивной мощности. Импульсные блоки питания компьютеров потребляют ток не постоянно, как лампочка накаливания, а короткими импульсами. Поэтому вводится понятие «коэффициент мощности». При коэффициенте мощности 0,8 реактивная мощность 420 Вт будет примерно равна активным 336 Вт. Если принять коэффициент мощности современного БП с активной PFC за 0,8, это означает, что к ИБП с нагрузочной способностью 800 ВА можно подключать компы и другую подходящую нагрузку с потреблением до 640 Вт. Еще я обычно советую умножать ВА не на 0,8, а на 0,6 - так вернее и надежнее. А значит, от 800 ВА UPS можно питать только средний компьютер мощностью 480 Вт. Рассчитывая нагрузку, следует учитывать и остальных потребителей, монитор например. Игровая машина с двумя видеокартами, обрабатывающая 3D - графику, такой ИБП наверняка перегрузит.

 

А что происходит при перегрузке ИБП?

Как правило, ничего особенного. Если ИБП бдителен и пока питается от сети, а к нему подключено всего и много, то он либо будет изредка попискивать, либо зажжет сигнальную лампу, либо отчитается об этом в мониторинге. Хуже будет, если во время перегрузки отключится напряжение. Тогда инвертор может не потянуть непосильную ношу и вместо того, чтобы дать закончить работу, просто отключится. Да, даже при свежем, отдохнувшем аккумуляторе! Поэтому рекомендую не пренебрегать утилитами, отслеживающими нагрузку БП, и следить, чтобы она не выходила за рамки 80% от максимума, разрешенного для данной модели ИБП. Очень хорошо, если информация выводится на лицевую панель, ведь потребление ПК постоянно меняется, и за небольшое время можно оценить, тяжко или нет вашему спасателю.