RTFM.WIKI

Эта страница только для чтения. Вы можете посмотреть её исходный текст, но не можете его изменить. Сообщите администратору, если считаете, что это неправильно.
====== ИБП - Принципы работы ======

Источник: http://www.ippon.ru/support/principles/?content=1

Выдержки из книги А.А.Лопухина\\
[[http://www.at-systems.ru/library/book/contents.html|"Источники бесперебойного питания без секретов"]]

===== Зачем нужны ИБП (UPS)? =====

Примерно через три-шесть месяцев работы стоимость данных, хранящихся на новом рабочем компьютере, начинает превышать стоимость самого компьютера. В случае с сетевым сервером такая ситуация может возникнуть уже через несколько недель после его установки.

В 50 - 70% случаев причиной сбоев в работе электронных приборов является некачественное электроснабжение. При сбое электропитания одна некорректная сессия записи данных может разрушить всю файловую систему.

Даже если сбои и не приводят к катастрофическим последствиям сразу, то спустя некоторое время чувствительная электронная начинка вашего ПК может попросту "взбунтоваться" из-за постоянных циклов включения/выключения.

В России получили известность данные исследований, проведенных в США фирмами Bell Labs и IBM. Согласно данным Bell Labs и IBM (США), каждый персональный компьютер подвергается воздействию 120 нештатных ситуаций с электропитанием в месяц.

===== Виды сбоев электропитания =====

^ Вид сбоя электропитания                    ^ Причина возникновения                                                                                                                                                                                                                                ^ Возможные последствия                                                                                                                                                                                            ^
| Пониженное напряжение, провалы напряжения  | перегруженная сеть\\ неустойчивая работа системы регулирования напряжения сети\\ подключение потребителей, совокупная мощность которых сравнима с общей мощностью участка электрической сети                                                         | перегрузки блоков питания электронных приборов и уменьшение их ресурса\\ отключение оборудования при недостаточном для его работы напряжении\\ выход из строя электродвигателей     потери данных в компьютерах  |
| Повышенное напряжение                      | недогруженная сеть\\ недостаточно эффективная работа системы регулирования\\ отключение мощных потребителей                                                                                                                                          | выход из строя оборудования\\ аварийное отключение оборудования с потерей данных в компьютерах                                                                                                                   |
| Высоковольтные импульсы                    | атмосферное электричество\\ включение и отключение мощных потребителей\\ запуск в эксплуатацию части энергосистемы после аварии                                                                                                                      | выход из строя чувствительного к качеству питания оборудования                                                                                                                                                   |
| Электрический шум                          | включение и отключение мощных потребителей\\ взаимное влияние электроприборов, работающих неподалеку                                                                                                                                                 | сбои при выполнении программ и передаче данных\\ нестабильное изображение на экранах мониторов и в видеосистемах                                                                                                 |
| Полное отключение напряжения               | срабатывание предохранителей при перегрузках\\ непрофессиональные действия персонала\\ аварии на линиях электропередач                                                                                                                               | потери данных в компьютерах\\ выход из строя жестких дисков на очень старых компьютерах                                                                                                                          |
| Гармонические искажения напряжения         | в сети преобладает нелинейная нагрузка, оснащенная импульсными блоками питания (компьютеры, коммуникационное оборудование)\\ неправильно спроектированная электрическая сеть, работающая с нелинейными нагрузками\\ перегрузка нейтрального провода  | помехи при работе чувствительного оборудования (радио- и телевизионные системы, измерительные приборы и т.д.)                                                                                                    |
| Нестабильная частота                       | сильная перегрузка энергосистемы в целом\\ потеря управления системой                                                                                                                                                                                | перегрев трансформаторов\\ нестабильная частота как индикатор неправильной работы всей энергосистемы или ее существенной части (для компьютеров изменение частоты само по себе не страшно)                       |

===== Характеристики ИБП (UPS)  =====

  * Элемент ненумерованного спискавыходная мощность, измеряемая в вольт-амперах (VA) или ваттах (W);
  * время переключения, то есть время перехода ИБП (UPS) на питание от аккумуляторов (измеряется в миллисекундах, ms);
  * время автономной работы, определяется емкостью батарей и мощностью подключенного к ИБП (UPS) оборудования (измеряется в минутах, мин.);
  * ширина диапазона входного (сетевого) напряжения, при котором ИБП (UPS) в состоянии стабилизировать питание без перехода на аккумуляторные батареи (измеряется в вольтах, V);
  * срок службы аккумуляторных батарей (измеряется годами, обычно 5 и 10 лет).

===== Основные электрические параметры ИБП (UPS) =====

==== Выходная мощность ИБП (UPS) ====

Выходная мощность ИБП (UPS) определяется как произведение напряжения (в вольтах, V) на силу тока (в амперах, А).

Мощность, потребляемая нагрузкой, определяется как произведение выходной мощности ИБП (UPS) (в вольт-амперах, VA) на коэффициент мощности нагрузки (Power Factor, PF).

Следует выбирать такой ИБП (UPS), для которого выполняется следующее условие:

{{:hardware:ups_principle_of_operation_1.gif?|}}

P - выходная мощность ИБП (UPS) (VA), Wн - мощность, потребляемая нагрузкой (VA),\\
PF - коэффициент мощности, который для персональных компьютеров принимается равным 0,7.

Обычно величина потребляемой мощности указана на наклейке, расположенной на задней крышке устройств.

==== Форма выходного напряжения ИБП (UPS) ====

Источник бесперебойного питания является временным заменителем электрической сети для подключенного к нему оборудования.

В электрической сети напряжение имеет синусоидальную форму или форму, близкую к синусоиде. Разумеется, все компьютеры и другое оборудование, предназначенное для питания от сети переменного тока, рассчитано именно на синусоидальное напряжение. Но почти все виды оборудования, в том числе компьютеры, могут более или менее нормально работать с напряжением, которое очень сильно отличается от синусоидального.

Раньше некоторые ИБП (UPS) с переключением имели выходное напряжение в форме меандра (прямоугольных импульсов разной полярности).

{{:hardware:ups_principle_of_operation_2.gif?|}}\\

''Рис. 1. Меандр''

Для того чтобы среднеквадратическое и амплитудное значение прямоугольного напряжения были равны соответствующим значениям синусоидального напряжения, производители современных ИБП (UPS) с переключением слегка изменили форму меандра, введя паузу между прямоугольными импульсами разной полярности.

{{:hardware:ups_principle_of_operation_3.gif?|}}\\

''Рис. 2. Меандр с паузой.''

Напряжение такой формы производители ИБП (UPS) называют "ступенчатым приближением к синусоиде" (англ. - stepped approximation to a sine wave). Эта форма кривой позволяет, при правильно подобранных амплитуде напряжения и длительности пауз, выполнить требования разных нагрузок. Например, при длительности паузы около 3 мс (для частоты 50 Гц) действующее значение напряжения совпадает с действующим значением синусоидального напряжения той же амплитуды.

Реальная форма выходного напряжения ИБП (UPS) с переключением приведена на рис. 3.

{{:hardware:ups_principle_of_operation_4.gif?|}}\\

''Рис. 3. Осциллограммы напряжения и тока персонального компьютера, подключенного к ИБП (UPS) с переключением.''

На этой же осциллограмме приведена и кривая потребляемого компьютером тока. Cильные импульсные токи, потребляемые компьютером в моменты начала и конца прямоугольного импульса, не влияют на работу компьютера. Они полностью подавляются блоком питания компьютера, на выходе которого наблюдается постоянное напряжение с обычным уровнем пульсаций.

Компьютер, защищаемый ИБП (UPS) с переключением, питается несинусоидальным напряжением только в моменты работы ИБП (UPS) от батареи (т.е. очень кратковременно). При работе ИБП (UPS) от сети компьютер питается сетевым напряжением, сглаженным с помощью встроенных в ИБП (UPS) фильтров шумов и импульсов.

==== Подавление шумов ====

Шумы - это небольшие случайные отклонения напряжения от номинала, в основном высокочастотные. Шумы подавляются входными фильтрами ИБП (UPS). Степень подавления зависит от частоты шума. В среднем, у ИБП (UPS) подавление шума составляет от 10 Дб при частоте 0,15 МГц до 50 Дб при частоте 30 МГц.

==== Подавление импульсов ====

В мире существуют несколько стандартов, описывающих требования к ИБП (UPS) относительно защиты от импульсов.

Наиболее распространенный стандарт относится к типичным офисным условиям и подразумевает испытание ИБП (UPS) путем подачи на его вход импульса напряжением 3000 В. В ИБП (UPS) разных типов используются разные технологии подавления импульсов. В оффлайновых и линейно-интерактивных моделях ИБП (UPS), как правило, используется варисторная защита от импульсов. Простой и эффективный варисторный шунт может подавлять импульсы с токами огромной амплитуды.

==== Коэффициент полезного действия ====

Коэффициент полезного действия - это отношение мощности, потребляемой нагрузкой ИБП (UPS) к полной потребляемой ИБП (UPS) мощности. Чем выше КПД, тем эффективнее используются энергоресурсы. КПД ИБП (UPS) может колебаться от 85 до 97% в разных классах и при разных режимах работы устройств.

==== Время работы от батареи ====

Для большинства обычных офисных ИБП (UPS) небольшой мощности время работы от батареи при максимальной нагрузке составляет 4-15 минут.

Если нагрузка ИБП (UPS) меньше максимальной, то время работы от батареи увеличивается. Из-за нелинейности разрядной кривой аккумуляторной батареи это увеличение не пропорционально уменьшению нагрузки. Если нагрузка уменьшилась вдвое, то время работы может увеличиться в 2.5-5 раз, если втрое, то время увеличивается в 4-9 раз и т.д.

ИБП (UPS) большой мощности и некоторые ИБП (UPS) малой мощности имеют возможность увеличения времени автономной работы за счет замены батареи на батарею большей емкости или установки дополнительной батареи. Батарея большей емкости может устанавливаться в том же корпусе или может устанавливаться дополнительный корпус для батареи.

==== Коэффициент мощности. Ватты и вольт-амперы ====

Знать мощность подключенного к ИБП (UPS) оборудования необходимо для того, чтобы не превысить предельную допустимую нагрузку ИБП (UPS). Но нагруженность (или перегруженность) ИБП (UPS) определяется не только тем, какая мощность выделилась в нагрузке, а еще и тем, какой ток течет через ИБП (UPS). Поэтому при указании предельной для ИБП (UPS) нагрузки обычно указывают максимальную полную мощность в вольт-амперах и максимальную активную мощность в ваттах.

Выбирать ИБП (UPS) нужно так, чтобы максимальная мощность нагрузки не превышала максимальной мощности ИБП (UPS).

Полная мощность нагрузки должна быть меньше номинальной полной мощности ИБП (UPS) (нужно сравнивать вольт-амперы - ВА). А активная мощность нагрузки не должна превышать номинальной активной мощности ИБП (UPS) (нужно сравнивать ватты - Вт).

Для разных нагрузок и разных ИБП (UPS) ограничением может быть или полная, или активная мощность. Чаще всего (для компьютерных нагрузок) ограничением является полная мощность.