Долговременная бесперебойная работа дорогостоящих устройств в центрах обработки данных и на производстве во многом зависит от качества электропитания. Но известная всем проблема заключается во внезапных скачках напряжения или его потери, что приводит к потере важной информации и неисправностям в работе оборудования. Решением этих проблем является использование источников бесперебойного питания. Мы расскажем о том, на какие главные характеристики следует обратить своё внимание при выборе ИБП.
Шаг 1. Расчёт полной нагрузки
Самым первым шагом является расчёт полной нагрузки (энергопотребления) всех устройств, которые будут подключены к ИБП. При этом в расчете потребляемой мощности нужно учитывать как активную, так и реактивную мощность. Многие бытовые приборы, такие как утюги, электроплиты, лампы, обогреватели и другие имеют основную активную нагрузку. Реактивные нагрузки (вольт-ампер реактивный) носят, в основном, индуктивный и емкостный характер. Например, практически любой электродвигатель имеет реактивную нагрузку. Узнать информацию о потребляемой мощности можно узнать непосредственно из инструкции по эксплуатации, либо зачастую такая информация имеется непосредственно на самом устройстве. Мощность может быть указана в вольт-амперах (ВА), либо в ваттах (В) с указанием коэффициента. Если величина мощности значится в вольт-амперах, то вам достаточно просто суммировать все показатели, если же используются ватты, то для получения значения мощность перемножается с коэффициентом. В случае, если коэффициент не указан, следует учитывать его значение по умолчанию. При расчете приборов, которые имеют активную нагрузку, коэффициент считают равным единице. Однако, при включении любого прибора, который имеет электродвигатель, его потребление электроэнергии намного выше, чем при работе в номинальном режиме. Поэтому потребляемую мощность в таких приборах следует умножать на коэффициент от 3 до 5 единиц. Это необходимо для предотвращения появления перегрузок на источник бесперебойного питания в момент включения оборудования. Если предполагается одновременное включение всех электроприборов, то после того, как суммарная мощность рассчитана, необходимо учесть поправочный коэффициент, который равен 0,7.
Шаг 2. Учёт рабочего напряжения
Следующим шагом необходимо учесть базовую систему электропитания. В России в большей степени распространена система 230 В и однофазные, либо трёхфазные напряжения 400 В. Соответственно основной вопрос выбора касается однофазных, либо трёхфазных ИБП.
Шаг 3. Учёт дополнительной мощности для будущих расширений.
Для того чтобы источник бесперебойного питания работал в щадящем режиме, необходимо подобрать учитывать нагрузку в полученную в результате расчетов единицу мощности, умноженную на 15-20%. Это позволяет обеспечить бесперебойную надёжную работу оборудования. При этом, благодаря созданному резерву мощности, существует возможность для подключения другого оборудования. Например, если ваша текущая конфигурация потребляет до 400 Вт энергии, 50-ти процентный запас гарантирует вам, что предложенное решение сможет поддержать вашу нынешнюю нагрузку (400 Вт) плюс еще 50% от этой нагрузки, для будущих расширений.
Шаг 4. Расчёт времени автономной работы
Следующий этап заключается в оценки времени, в течение которого вы бы хотели поддерживать работу в случае полного отсутствия питающего напряжения. Например, рекомендуемые значения от компании APC: для рабочей станции: 15 мин.; для сервера отдела: 20 мин.; телефонная система: 1-2 часа; для сетевого оборудования: 30 мин. В отдельных случаях, когда используется оборудование, поддержка автономной работы которого критично важна для компании, значение может превышать более часа.
Шаг 5. Учёт форм-фактора ИБП
Следует учесть, будет ли ваш источник бесперебойного питания монтироваться в стойку, или же будет установлен отдельно.
Шаг 6. Схема резервирования
В случаях, когда вам требуется решение с избыточностью, следует учесть технологию деления нагрузки, использующую принцип резервирования N+1, которая даёт возможность равномерно распределить подключаемую нагрузку по всему массиву силовых модулей. В случае использования такой схемы неисправность и выход из строя одного из модулей бесперебойного питания не повлияют на работу системы в целом, поскольку оставшиеся возьмут на себя его нагрузку, что гарантирует стабильную бесперебойную работу.
Шаг 7. Тип источника бесперебойного питания
Источники бесперебойного питания подразделяются на три типа: резервные (OFF-LINE или STANDBY), линейно-интерактивные (LINE-INTERACTIVE), либо с двойным преобразователем энергии (ON-LINE).
Достоинством ИБП резервного типа является его простота и, как следствие, невысокая стоимость, а недостатком – перевод в аварийный режим при любых неполадках в электросети. Аккумуляторные батареи в таких ИБП не служат более 2-3 лет. ИБП резервного типа имеют небольшую мощность и применяются, как правило, для обеспечения бесперебойной работы отдельных приборов (офисное оборудование).
Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП по сравнению с источником резервного типа заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети без перехода в аварийный режим. В итоге продлевается срок службы аккумуляторных батарей. Недостатком линейно-интерактивной схемы является ненулевое время переключения (~4 мс) нагрузки на питание от батарей. Как правило, линейно-интерактивные ИБП применяют для обеспечения гарантированного питания персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей и офисного оборудования.
Схема построения ИБП с двойным преобразованием энергии позволяет обеспечить практически идеальное питание нагрузки при любых неполадках в сети (включая фильтрацию высоковольтных импульсов) и характеризуется нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходных процессов на выходе устройства.
К недостаткам схемы с двойным преобразованием энергии следует отнести ее сравнительную сложность, более высокую стоимость, а также снижение общего КПД системы из-за потерь при двукратном преобразовании напряжения.
ИБП типа ON-LINE применяют в тех случаях, когда по тем или иным причинам предъявляются повышенные требования к качеству электропитания нагрузки, каковой могут быть узлы локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование вычислительных залов, системы управления технологическим процессом. Как правило, ИПБ большой мощности оборудуются схемой Bypass, которая позволяет питать нагрузку даже при неисправностях в основной цепи или при перегрузке.