Электричество, или, если хотите, ток в розетках, не
дар высших сил, не божество какое-то неощутимое, а обычный продукт. Продукт,
который мало того что делается живыми людьми, так еще и показатели качества
имеет. Увидев в магазине, к примеру, испорченные хлеб и молоко, мы можем их и не
покупать. С электроснабжением дело обстоит гораздо сложнее: попробуйте-ка
сменить поставщика энергии! Кроме того, в российских условиях сложно бороться с
РАО ЕЭС, поскольку отклонения от норм нужно еще зафиксировать и доказать.
Пытаясь найти справедливость, вы наверняка услышите
сказку про белого бычка: "Подстанции перегружены, оборудование изношено,
мощностей не хватает…". При этом, отведав несвежего хлеба, мы разве что испытаем
чувство досады. А низкое качество напряжения в сети мало того что визуально не
контролируется, так еще и представляет опасность для наших компьютеров, а ведь
стоимость данных, хранящихся на них, часто превышает цену самого оборудования.
Да и вообще перебои в питании небезопасны. Устройства, которые плохо "едят",
выходят из безопасных тепловых режимов, а тут и до пожара недалеко.
Какими параметрами описывается электросеть? Об этом
говорится в ГОСТе 13109-97, близком к европейским нормам. Напряжение сети должно
быть в диапазоне от 198 В до 242 В. Переменное напряжение сети характеризуется и
частотой: нормативное значение - 49,5-50,5 Гц. Форма выходного сигнала должна
быть строго синусоидальной. Отклонения, правда, возможны: кратковременно
допустимая несинусоидальность - 12%, длительно - до 8%.
Но самое интересное в данном ГОСТе - это пункт
"аварийные и послеаварийные процессы". Там черным по белому написано, что
процессы эти характеризуются "опасными для элементов сети явлениями". Чем именно
может нас порадовать аварийная сеть? Переходными бросками тока, уходом
напряжений и частот из допустимых пределов - всем, что сможете придумать. И если
в такой момент у вас что-либо перегорит, это исключительно ваша проблема. "Была
авария на линии…" - ответят вам. Еще горше становится от того, что сгоревший
из-за неполадок в сети прибор могут снять с гарантийного обслуживания.
Казалось бы, выхода нет, но унывать все равно не
стоит. Живем мы в ХХI веке, а современная спецтехника вполне способна уследить
за тем, чтобы электроника получала здоровое питание. Вот о такой спецтехнике мы
сегодня и поговорим. Приборы, обеспечивающие надежность работы аппаратуры, можно
разделить на две огромные группы - AVR (Automatic Voltage Regulators, или
автоматические регуляторы напряжения) и UPS (Uninterruptible Power Supplies,
непрерывные, или бесперебойные, блоки питания). Поскольку AVR - самые простые
защитники, с них мы и начнем.
AVR. Домашний щелкунчик
Самый примитивный защитник электрооборудования.
Знайте: от выключения электричества такой прибор вас не спасет. Как вы думаете,
на что больше всего похож AVR? На стабилизатор для телевизора, популярный в
советские времена. Логика работы прибора проста: при понижении напряжения до 198
В электроника изменяет режим работы трансформатора, тем самым приближая выходное
напряжение прибора к заветным 220 В. Если в сети произошло повышение напряжения,
переключение нагрузки на другие обмотки того же трансформатора снижает
напряжение, и вероятность повреждения чувствительной электроники заметно
уменьшается.
Часто в такое устройство встроен фильтр для защиты
от всплесков напряжения малой длительности (американизм - Surge Protection),
дополненный отдельными цепями защиты телефонных соединений и гнезд RJ-45.
Выбросы и всплески в сетях наблюдаются при грозе или при включении промышленных
индуктивных нагрузок в энергосистему. Амплитуда импульса достигает киловольта, а
его длительность составляет порядка 10 мс. Как правило, от подобных явлений
электроприборы защищает комбинация варисторов. Что же представляет собой
варистор? Это радиодеталь размером с рублевую монетку. В обычном режиме
включенный параллельно проводам сети варистор никак себя не проявляет.
Как только происходит высоковольтный выброс,
сопротивление варистора резко уменьшается, он фактически замыкает питающую сеть
и рассеивает своим тщедушным телом энергию паразитных перенапряжений. Мощность
варистора измеряется в джоулях. Это как раз та энергия, которую элемент может
пропустить через себя без вреда для собственного здоровья. Если скачок
напряжения слишком велик по амплитуде или затянут по времени, это становится
причиной выгорания самого варистора, а может, срабатывания предохранителя на
входе AVR.
Блок-схема автоматического регулятора напряжения (AVR). Все просто и надежно, но
батареи нет...
Блок схема оффлайнового источника питания при работе от сети.
Тот же оффлайновый источник, но уже в автономном режиме. Цепь теперь начинается
с батареи.
“ФЛинейно-интерактивный источник, питающийся от нормальной сети. Батарея не
задействована.
Тот же ИБП, но в режиме, в котором параметры сети не устраивают микропроцессор.
Байпасный источник, работающий в нормальном режиме от сети.
Тот же ИБП, переключившийся на батарею. Из общей цепи исключен только фильтр
помех.
Тот же ИБП, переключившийся на батарею. Из общей цепи исключен только фильтр
помех.
Спустя год-другой, в зависимости от условий
прохождения службы, варистор может утратить свои ценные свойства, не реагируя
больше на броски тока или, наоборот, замкнув собой провода сети. Последнее
явление приводит к короткому замыканию и череде зрелищных спецэффектов в AVR.
Ничто не вечно под луной. И еще. Созданные правильно работающим варистором
коммутационные помехи (плата за простоту и эффективность) должны отсеиваться
установленными после него гирляндами из дросселей и конденсаторов.
Любимая фишка изготовителей - не распаивать фильтр
вообще! Насколько скаредны конструкторы, можно определить только визуально,
открыв корпус прибора, поэтому при покупке стоит обращать внимание прежде всего
на фирму-производителя и на цену девайса, от $15 за китайский диверсионный
ширпотреб и до $60-70 за high-end-изделия APC и им подобных. Заканчивая главу,
рискну предположить, что AVR - отмирающий класс защитников, им в затылок давно
дышат UPS, способные отдалить момент выключения экрана монитора и не уступающие
AVR по другим параметрам. Применение AVR в надежных линиях нецелесообразно,
естественная ниша таких устройств - небольшие удаленные электросети, которые
никто толком не контролирует и в которых напряжение всегда или сильно завышено,
или занижено.
Итак, подсчитаем достоинства AVR. Их много:
стабильная работа в "плохих" сетях, отсутствие необходимости в регламентном
обслуживании, низкая цена. Но недостатки авторегулятора напряжения перевешивают
достоинства: устройство не защищает от пропадания напряжения в сети, к тому же
ему доступна лишь ступенчатая регулировка выходного напряжения.
Offline UPS
Offline UPS, ИБП с переключением, резервный ИБП,
Stand-By UPS, Back UPS - все это разные названия бесперебойников данного типа.
Функциональные узлы устройства не слишком сложны. Внутри него имеется
аккумулятор, инвертор и следящее переключающее реле. Иногда на плате
производитель распаивает защитные варисторы и дроссели фильтра, но, поскольку
этот тип ИБП самый простой из всех, они, вероятно, вам и не встретятся. По
логике действия прибор больше всего напоминает того солдата из анекдота, что
говорил: "Могу копать, а могу не копать".
При нормальном режиме работы ваш компьютер подключен
к сети точно так же, как если бы вы воткнули его шнур сразу в розетку. В
дежурном режиме работает лишь схема, поддерживающая аккумулятор в тонусе, да
следящее реле. Ни изменения частоты сети, ни выход напряжения за пределы,
допустимые ГОСТом, не приведут к включению батарейного источника. Лишь падение
напряжение до некоторого порогового значения (этот порог для каждой модели свой,
и это, собственно, очень важный для бесперебойника параметр, при проведении
тестов ему уделяют особое внимание) повлечет за собой переключение в автономный
режим. Если напряжение в сети настолько нестабильно, что часто падает ниже
порога, то в таком приборе аккумулятор не жилец. Частые включения инвертора
добивают батарею.
Алгоритм защиты нагрузки таков: следящее реле
переключает питание с инвертора на электросеть и обратно, стараясь, чтобы разрыв
в цепи пришелся на тот момент, когда минимум напряжения инвертора совпадает с
таким же минимумом в питающей сети. Синхронизация занимает некоторое время, и
даже при использовании быстродействующих реле данный процесс выполняется не
менее чем за 3-4 мс, а чаще всего намного дольше. Разумеется, в этот момент
компьютер легко может перезагрузиться. Впрочем, для подобной техники важно не
столько малое время переключения, сколько происходящие при этом переходные
процессы.
Реле, "бездумно" воткнувшее системник в питающую
сеть, скорее вредит системе, чем оберегает ее. Возможные сбои в защищаемых
устройствах на этом этапе - причина, по которой такие UPS не могут быть
рекомендованы для защиты файловых хранилищ с особо ценными данными. Повреждение
оборудования не исключено, хотя и маловероятно.
Дополнительные функции в таких бесперебойниках
просты и незатейливы, как и сами устройства. Как правило, среднестатистический
Offline UPS может похвастать пищалкой, предупреждающей о проблемах с напряжением
в сети, модулем самотестирования, а кроме того, подобный аппарат способен
запускать устройства при отсутствии сетевого напряжения (эта возможность
называется "холодным стартом"). Обделенный данной функцией источник не разрешит
включить оборудование даже на короткое время, если электричество отключили.
Современные бесперебойники умеют общаться с ПК, но об их связи с компьютером мы
поговорим позднее.
Стоят Offline-бесперебойники дороже, чем устройства
AVR (потому что в любом, даже самом дешевом ИБП есть относительно дорогой
аккумулятор и дополнительные детали, которые "ухаживают" за ним), но дешевле,
чем остальные типы UPS, от $40. Чем мощнее агрегат, тем выше его цена, да и за
навороты и бренд нужно платить. На прилавках попадаются "оффлайники" стоимостью
аж 170 евро. Экстрим!
Итак, подводим итоги. Достоинства Offline UPS
таковы: простота схемы, низкая цена, малый вес и габариты. Недостатки связаны с
несовершенством конструкции: большое время переключения, излишне частые переходы
в автономный режим, бедная функциональность, малая мощность.
Line-Interactive UPS
Биологи для получения животного с нужными человеку
признаками производят скрещивание. Конструкторы UPS пошли тем же путем. Скрестив
AVR и "оффлайник", они получили источник типа Line-Interactive (Smart и Matrix
UPS по терминологии APC). Отличие ИБП такого типа от самых простых
Offline-источников налицо, и состоит оно в применении более "умных"
микропроцессоров, которые "знают", как проводить все защитные мероприятия
аккуратно и с заботой о ближнем.
Сердцем линейно-интерактивного бесперебойника
(да-да, именно такое громоздкое название распространено в России) является
автотрансформатор. Его отличие от обычного трансформатора заключается в том, что
у обычного трансформатора две или более обмотки-катушки, а у автотрансформатора
только одна. Часть ее включена в сеть постоянно. Нагрузка одним из своих выводов
соединяется с сетью и автотрансформатором напрямую, а второй провод нагрузки
подключается к выводам автотрансформатора, которые заведены на отводы от его
единственной обмотки. Таким образом, можно как получить повышенное напряжение,
так и понизить входное напряжение до безопасных значений. Если к
автотрансформатору добавить следящее реле, он превращается в девайс типа AVR. А
чтобы сделать все это хозяйство бесперебойником, на этот же автотрансформатор
наматывают дополнительные обмотки, необходимые для функционирования инвертора.
Логика работы устройства сложна. Пока не случилось
беды, источник Line-Interactive старательно притворяется стабилизатором. Падение
или, наоборот, повышение напряжения приводит к переключению обмоток без
включения батарейного источника, и устройство постоянно выдает на выходе нужное
напряжение. Есть и другой вариант построения схемы: при переключении обмоток
ненадолго запускается инвертор, и дальнейший переход происходит очень мягко.
Заметных искажений в сетевое напряжение такая схема не вносит, а суммарные
потери мощности невелики и определяются параметрами трансформатора.
Как правило, если напряжение на выходе таких ИБП составляет 170-260 В, прибор не
переходит в автономный режим, а стабилизация обеспечивается только переключением
обмоток. А если UPS решил, что параметры сети небезопасны для аппаратуры и
переключение катушек не спасет положение, он переводит нагрузку на питание от
аккумулятора. При этом следящее реле отключает потребителей от сетевого
напряжения и запускает инвертор.
Общая схема коммутации, как видите, почти такая же,
как и у Offline UPS. Соответственно, довольно приличное время переключения,
неприятные переходные процессы и другие особенности функционирования,
характерные для оффлайновых ИБП, присущи и описанным в данной главе устройствам.
Но есть у них и приятные отличия от простых, "глупых" ИБП. Схема
Line-Interactive UPS отслеживает намного больше параметров напряжения в розетке,
поэтому линейно-интерактивный бесперебойник работает гораздо корректнее Offline
UPS.
В этой интеллектуальности, правда, кроется один
недостаток: на "плохих" линиях интерактивный источник с "умным" процессором
внутри может вообще отказаться работать от сети и объявить голодовку, предпочтя
свои внутренние резервы внешней пище.
Раз уж мы заговорили о недостатках, нужно напомнить, что автотрансформатор
постоянно "торчит" в сети, нагревается и потребляет какую-то энергию. Помните
анекдот про маму, которая объяснила принцип работы трансформатора ребенку? Вот,
собственно, ее объяснение: "Работает трансформатор как наш папа: двести двадцать
получает, сто двадцать семь домой приносит, а на остальные гудит". КПД
трансформаторов, конечно, выше, чем кажется этой любящей метафоры женщине из
анекдота, однако потери все-таки есть. Есть и шум, куда уж от него деваться!
Низкокачественный транс может издеваться над ушами
хозяина круглые сутки (двусмысленность получилась знатная. Транс - это не только
трансформатор, но и музыка, которая также бывает высоко- и низкокачественной. -
Прим. ред.).
Поговорим о расплате. Стоимость самых дешевых
"умных" устройств - около 50, а цены на самые дорогие девайсы и вовсе
заоблачные. Источник стоит столько же, сколько "автомобиль" ВАЗ, - это далеко не
самый навороченный ИБП. Цену увеличивают аккумуляторы большой емкости,
возможность замены батарей "на ходу", качественные фильтры (о том, что девайс
ими снабжен, можно догадаться либо по ярким наклейкам или надписям на коробке во
всю ширь, либо по характеристикам, точнее, по рассеиваемой мощности импульса,
выраженной в джоулях), прочие навороты (выключение по программе,
самотестирование, ЖК-дисплей) и, конечно, мощность.
Да, о мощности. Диапазон мощностей устройств
Line-Interactive UPS довольно велик, и, надо сказать, среди мелкой рыбешки
встречаются упитанные экземпляры. Причем как в переносном, так и в прямом
смысле. Киловаттный источник весом 15-20 кг - нормальное явление, из них
примерно 3-6 кг приходится на трансформатор.
Следует отметить, что, несмотря на популярность
(многие находят, что Line-interactive - это именно та самая золотая середина
бесперебойного питания), возможности простой схемы ограниченны и ни от конечного
времени переключения, ни от связанных с этим переключением помех избавиться
полностью невозможно, особенно оставаясь в жестких рамках себестоимости
устройства. Поэтому для защиты VIP-потребителей чаще применяют источники
бесперебойного питания Online. Но для дома, где таких требовательных устройств
нет, линейно-интерактивный ИБП - удачный выбор.
Еще раз перечислим достоинства Line-Interactive UPS:
низкая цена, большой выбор моделей, умение стабилизировать напряжение. Не
забудем и о недостатках, как то: переключение режимов и связанные с этим
проблемы, нечеткая работа в линиях низкого качества.
Online UPS
По ходу повествования был упущен один немаловажный
момент. Источники Offline, равно как и их линейно-интерактивные "собратья", не
умеют выдавать "правильную" синусоиду, такую же, как в сети. Конструкция
инверторов, которые выполнены на парах мощных транзисторов, работающих
поочередно, обуславливает форму выходного напряжения. Это исключительно
прямоугольные импульсы. Поскольку нагрузка инвертора является индуктивной и она
сама может накапливать энергию, несложно определить режимы работы схемы так,
чтобы на выходе недорогого ИБП с переключением присутствовала так называемая
"аппроксимированная синусоида", которая по виду похожа на "настоящую" синусоиду,
но словно составлена нетвердой рукой из прямоугольничков.
Не пугайтесь, для импульсного БП, подключенного к
компьютеру, форма питающего напряжения не слишком важна. Все поступающее из сети
напряжение питальник компьютера сначала выпрямляет, а потом оно преобразуется в
необходимые системнику напряжения - 12 В, 5 В, 3,3 В. Все загогулины и
шероховатости находят успокоение в конденсаторах выпрямителя. Другое дело, если
нагрузка включает обычный, трансформаторный блок питания. При работе с током
"неправильной" частоты и формы трансформатор выходит из "режима" и начинает "с
горя" нагреваться, порой очень сильно. Это накладывает ограничения на питание
бытовой техники и электродвигателей от бесперебойников Offline и
Line-Interactive (двигатели крайне плохо переваривают искажения формы тока).
Можно ли создать бесперебойник с безукоризненно ровной синусоидой на выходе? В
идеале можно. Идеал, как известно, недостижим, однако заметно приблизиться к
нему позволяет Online UPS (онлайновый ИБП, источник с двойным преобразованием,
байпасный, от английского bypass, "источник").
Особенности конструкции ИБП такого типа выражены в
его названии. Как вы думаете, почему Online UPS называют ИБП с двойным
преобразованием? Ток на пути до потребителя преобразовывается в схеме
бесперебойника дважды. Первое превращение: переменное напряжение сети очищается
от высокочастотных помех и сразу же выпрямляется, а его значение снижается до
12-24 В. Выпрямленное напряжение подается на схему инвертора, в котором и
происходит второе преобразование: из выпрямленного и сниженного напряжения сети
вновь делается переменное, причем промышленной частоты (50 Гц), и с формой
"настоящей" синусоиды. Зачем такие сложности, спросите вы? А все очень просто.
Эта схемотехника полностью исключает влияние зловредных сетевых вредителей на
подключенное к ИБП электрооборудование. Так же, как и в компьютерном блоке
питания, любые искажения частоты и формы напряжения питающей сети остаются "за
воротами" выпрямителя, и остальной части схемы все равно, что там нетрезвые
энергетики закинули в сеть сегодня.
И это только один плюс. Большим преимуществом
является и то, что нагрузка в данном случае "развязана" с сетью. Даже пробой "на
корпус" в схеме питания компьютера не приведет к электротравме, а значит,
снижаются требования к заземлению нагрузки.
Имея в схеме высококачественный преобразователь, превращающий постоянное
напряжение низкого уровня в переменное с большим значением, трудно удержаться от
соблазна подключить напрямую к этой схеме аккумулятор. При любом сбое в розетке
для поддержания питания такому устройству даже не понадобятся услуги хитрой
электроники. Напряжение на выходе сетевого выпрямителя снижается пропорционально
просадке питающей сети. Когда этот провал достигает порогового значения,
напряжение на выходе выпрямителя становится ниже напряжения резервного
аккумулятора, и он тут же, безо всяких задержек, включается в работу просто
потому, что он и не отключался. Нет надобности в переключающем реле.
Соответственно, напрочь отсутствуют связанные с ним проблемы.
Но без бдящей электроники все равно не обойтись.
Если свет отключили всерьез и надолго, инвертор высосет из аккумуляторов все без
остатка. Попытаться привести в чувство посаженную в нули батарею - гиблое дело.
Контроллер аккумулятора, чтобы батарея не разрядилась полностью, должен вовремя
выключить бесперебойник. Кроме того, на этот же контроллер возлагаются
обязанности зарядного устройства высокой точности. На первый взгляд, все
идеально, не правда ли? Все преобразовывается, питается и работает.
Но надежность такого ИБП крайне низка. Все детали блока постоянно работают на
полную мощность, теряя ресурс, и в один прекрасный день идиллии настает конец.
Ведь механизм источника логически напоминает конвейер. Сбой на любом участке
схемы приводит к обесточиванию устройств, подключенных к ИБП. С чем боролись, на
то и напоролись, да еще за такие деньги!
Чтобы избежать подобных ситуаций, производители
встраивают в современные онлайновые бесперебойники "электронный мозг". В ИБП
вводится дополнительная, байпасная цепь. Говоря русским языком, аварийный выход.
Эта линия выполняет примерно те же функции, что и следящее реле
Offline-источников, но более эффективно. Неисправность в схеме блока приводит к
временному переключению на сетевое питание в обход выпрямителя. И если в
оффлайновых источниках следящее реле старалось попасть в фазу без помех, то
здесь синхронизация с сетью происходит постоянно, с первой секунды, только
выполняет ее инвертор. Микропроцессор постоянно сравнивает продукт собственного
производства (переменное напряжение на выходе преобразователя) с напряжением в
электросети.
Он следит за работой своих "подчиненных" (силовых
транзисторов преобразователя). И напряжение сети в точке подсоединения
байпасного реле с того момента, как ИБП включается, по частоте и фазе совпадает
с напряжением преобразователя. А поскольку основной и байпасный узлы
синхронизированы полностью, помех при переходе не возникает. Источником
напряжения байпасной цепи может стать не только электросеть, но и еще один
подобный UPS, что повысит надежность системы защиты и даст возможность на ходу
менять неисправные элементы первого UPS.
Но "опереться на плечо" байпасной цепи бесперебойник
типа Online может не только в том случае, если у него возникнут проблемы со
здоровьем. Бывает, на сетевое питание он переходит из-за кратковременной
перегрузки, которую может вызвать, скажем, высокий стартовый ток при включении
оборудования. Естественно, на запасное питание разрешено переключаться и
вручную, просто для профилактики. Другой недостаток схемы "онлайника" -
высоконагруженные элементы преобразователя, требующие охлаждения, в том числе и
трансформатор. Шумящие вентиляторы никому радости пока не приносили.
Но, безусловно, при всех своих недостатках
бесперебойник с двойным преобразованием - это лучший защитник оборудования на
сегодняшний день. Такие аппараты не слишком распространены, потому что стоят
дороговато, от $150. Источник высокого класса обойдется вам в $300-400. А очень
мощные модели Online UPS напоминают конструктор и собираются под конкретного
заказчика, в соответствии с его требованиями. Итак, вот основные достоинства
онлайновых источников: они умеют стабилизировать напряжения и частоты, переход
на батареи происходит без переключения, у Online UPS есть защита от перегрузок
по мощности, источник обеспечивает надежную защиту оборудования в
низкокачественных сетях. И всего два недостатка: высокая цена и повышенное
тепловыделение.
Органы управления и контроля работы AVR и ИБП
Поговорим немного о том, как эксплуатируются,
обслуживаются и управляются бесперебойники. Начнем с управления и мониторинга. С
AVR все очень просто. Как правило, на его корпусе находится кнопка включения да
несколько светодиодных индикаторов. Подключать его к компьютеру просто незачем,
и этот факт положительно влияет на конечную цену девайса. Другое дело - UPS.
Недорогие модели Offline и Line-Interactive так же бедны с точки зрения внешних
органов управления, как и AVR: одна кнопка да пара индикаторов. Но современный
UPS обычно оснащен портом для связи с компьютером. Типовое подключение -
интерфейс RS-232, а в последнее время модным стало использовать USB-порты,
допускающие "горячее" включение. Управлять ИБП можно и прямыми командами, но
лучше установить программу, поставляемую с девайсом. Соединенный с компьютером
UPS проинформирует вас о напряжении в сети, напряжении на выходе, частоте. Важно
иметь представление и о состоянии аккумулятора.
ПО снабжено достаточно точным индикатором уровня
заряда, а также позволяет тестировать батарею и предоставляет возможности ее
обслуживания. Стандартный вариант - тест продолжительностью 10 секунд или полный
тест до выключения компьютера. Online-бесперебойники умеют программно
переключаться на байпасную цепь.
Кроме того, программа удобна тем, что умеет вести
подробнейший log-файл. Никакой сбой оборудования не останется незамеченным. А
если он произойдет в ваше отсутствие, программа завершит работу операционной
системы, закрыв все запущенные приложения, и предотвратит таким образом потерю
данных. Это особенно актуально для серверов, которые часто работают без
присмотра. В число умений стандартных программ мониторинга входит включение и
выключение нагрузок по расписанию, а также самотестирование по заданной
программе в определенные дни. Не забудьте найти и настроить пороговые уровни
переключения, если источник и программа поддерживают такую возможность.
Самые распространенные ныне программы такого типа -
PowerСhute, Winpower, UPCilon 2000, а также открытая мной недавно Commander Pro,
обладающая веселым графическим оформлением и потрясающей функциональностью. Не
подключенный к компьютеру бесперебойник работает ничуть не хуже, чем
подключенный. Но, соединив системник и ИБП, мы получаем удобство в управлении, а
также возможность контролировать и мониторить электросеть.
Немного об аккумуляторах
Основной элемент бесперебойника, который требует
нашего внимания, - это аккумулятор. Наиболее распространены свинцовые
герметичные необслуживаемые батареи.
Действительно, батареи необслуживаемые, но это не
значит, что о них можно забыть навсегда. Приобретая ИБП, сразу оставьте его
подсоединенным к сети на 15-20 часов, не подключая нагрузку. Возьмите себе за
правило: любой аккумулятор, даже отправленный в резерв, должен храниться
полностью заряженным. Раз в месяц устанавливайте его в подключенный к сети UPS и
полностью заряжайте. Уезжая надолго, зарядите аккумулятор и только потом
выключайте ИБП.
Что, кроме плохих условий хранения, вредит аккумуляторам? Высокая температура!
Резервный аккумулятор небольшого размера лучше хранить в "нулевой" камере или в
нижнем ящике холодильника: тогда батарея будет меньше разряжаться. Работающий
ИБП тоже страдает от перегрева. Не накрывайте его бумагами или одеждой:
температура внутри онлайновых и линейно-интерактивных бесперебойников и так выше
некуда.
И еще. Один раз в месяц, включив программу "Тест"
или попросту выдернув питающий провод из электросети, проверяйте
функционирование ИБП и разряжайте батарею до тех пор, пока прибор не выключится
сам. Сразу после теста нужно зарядить аккумулятор полностью. Тренировка
позволяет заметно продлить жизнь батарее. Засеките время, проверьте, долго ли
прибор работает в автономном режиме. Сильное снижение данного показателя при
неизменной нагрузке свидетельствует о том, что аккумулятор вскоре скончается.
Но, даже продлив жизнь батарее, не рассчитывайте на
то, что она будет жить вечно. Через полтора-два года, вне зависимости от
состояния, вам все равно придется менять ее. Новый аккумулятор не обязательно
должен быть от того же производителя, что и старый. Главные параметры - емкость,
выраженная в ампер-часах, рабочее напряжение и габариты. Аккумулятор другой
емкости будет или недозаряжаться, или перезаряжаться. Долго он не протянет.
Только в крайнем случае, если очень нужно воспользоваться "холодным стартом",
можно применить батарею другой емкости, любую, хоть автомобильную. Но общее
время автономного функционирования UPS с "неродным" аккумулятором не должно
превышать время, указанное изготовителем. Инверторы рассчитаны на
кратковременную работу и при перегреве быстро перегорают.
Заряжать "инородный" аккумулятор в UPS нельзя ни в
коем случае. Следует помнить о том, что в ИБП часто применяется последовательная
схема соединения двух аккумуляторов. Батареи в таком случае нужно менять
одновременно, поскольку общее время автономной работы определяется более слабым
аккумулятором.
Завершая главу об аккумуляторах, напомню, что в батареи залита серная кислота.
Эта жидкость, даже загущенная наполнителями, чрезвычайно опасна для кожи и
одежды. Не стоит разбирать аккумуляторы, откручивать технологические пробки во
избежание ужасных последствий. Нельзя нарочно или случайно замыкать выводы
батареи. Электролит может закипеть, а аккумулятор - взорваться. Подключенный к
ИБП аккумулятор защищен от замыкания мощными предохранителями. Если ИБП "не
видит" батарею, аккуратно откройте крышку, проверьте целостность проводов и
предохранителей. Они точь-в-точь как автомобильные. А если предохранитель после
замены снова перегорел, значит, вам пора посетить сервисный центр.
Что делать ни в коем случае нельзя
Нельзя перегружать ИБП. Необходимо учитывать
пусковые токи: в системнике много конденсаторов, которым нужно зарядиться,
приводы при раскрутке тоже отсутствием аппетита не страдают. CRT-монитор при
включении запускает размагничивающую катушку. Нельзя забывать и о лампах
подсветки ЖК-матрицы, поскольку они в момент включения расходуют дополнительную
энергию. Обладающий искусственным интеллектом бесперебойник станет ругаться "на
своем языке" и будет прав. Офисный компьютер потребляет около 100 Вт, мощная
рабочая станция или заточенный под игры системник - более 200 Вт. Разгон
комплектующих увеличивает потребление тока в геометрической прогрессии.
Добавляем сюда монитор. Типовой семнадцатидюймовый CRT кушает около 80-90 Вт,
LCD с такой же диагональю - около 40 Вт.
Приведу пример приблизительного расчета: 200 Вт
(системный блок) плюс 90 Вт на CRT-дисплей, получаем 290 Вт. Для расчета запаса
по току увеличим получившуюся цифру в полтора раза. 435 Вт - это тот минимум,
который должен выдерживать ИБП для того, чтобы обеспечивать питание компьютеру
такой конфигурации. Приведенные расчеты справедливы для ИБП с переключением. У
качественных "онлайников" с автоматическим подключением байпасной цепи
требования по запасу мощности ниже, поскольку перегруженный в момент запуска
Online UPS пользуется электросетью напрямую.
Наконец, следует напомнить о том, что недопустимо
даже на короткое время включать в розетки преобразователя мощные потребители -
чайники, лазерные принтеры, кофеварки и т. п.
Что делать нежелательно
Лучше не эксплуатировать бесперебойник без
заземления. Варисторная защита, как и фильтр помех, рассчитаны на работу с
заземлением. В общем случае они состоят из активных элементов (варисторов,
конденсаторов), подключенных по одному к каждому из проводов сети и соединенных
в одной точке с землей. Оставив ИБП без заземления, мы получим на корпусе
устройства напряжение около 100 В, прошедшее через один из элементов.
Эффективность защиты от помех и выбросов также снизится. А пробой какого-либо
элемента приведет к появлению на корпусе полного напряжения сети. Со всеми
вытекающими отсюда последствиями. Поскольку соединение ИБП и нагрузки
производится по трем проводам, опасное напряжение возникнет на всех корпусах
системы. То же относится и блоку питания компьютера: защита там выполнена по
тому же принципу.
Вместо заключения
Давать советы по выбору ИБП достаточно сложно. Во
многом выбор ограничен средствами, а еще немаловажно, зачем именно покупателю
понадобился UPS. Особо ценный файловый сервер нуждается в мощном онлайновом UPS,
выбор и расчет которого становится головной болью сисадмина или технической
службы. Для защиты домашнего компьютера или домашнего офиса из нескольких машин
подойдет Line-Interactive UPS, но лишь при условии, что электросеть достаточно
стабильна. На загрязненной шумами и искажениями линии прибор будет работать
нечетко, то и дело переключаясь на автономное питание и истошно пища. Поэтому
лучший выбор в данном случае - "онлайник", а если цена его окажется слишком
высокой, придется довольствоваться бедной функциональностью "оффлайника".
Практически выбирать UPS в идеале нужно так:
находите контору, в которой есть желаемая модель ИБП, проверяете наличие money
back в списке услуг магазина и несколько дней эксплуатируете
линейно-интерактивный UPS. Если он не жалуется на перегрузки по мощности и не
ругается на качество сети, оставляйте его. В противном случае вы объясните
ситуацию продавцу и оформите возврат. Обдуманный подход к покупке, как обычно,
позволяет сэкономить время и деньги. А правильно настроенный источник сбережет
нервы и опять же деньги.
Закончу на оптимистичной ноте: "Нас не отключат!"
Это слоган одной из фирм - производителей UPS, и он мне по душе.
Терминология бесперебойного питания
В описаниях ИБП обычно применяют некоторые
специфические термины.
Дежурный режим работы ИБП - нормальная работа, нагрузка подключена от
электросети, автономные источники не подключены.
Автономный режим работы ИБП - кратковременный аварийный режим.
Подключенные устройства питаются от встроенного преобразователя (инвертора),
который, в свою очередь, берет энергию от аккумулятора. Самое главное, в таком
режиме источник долго не проработает - перегреется.
Время работы в автономном режиме обычно измеряется минутами и зависит от
мощности нагрузки и емкости батареи, а также ее состояния. Типичные значения -
от 3 до 30 минут.
Напряжение перехода на батарею - напряжение, при котором бесперебойник
переключается на аккумулятор. Если этот параметр равен 190-200 В, аккумулятор
будет интенсивно эксплуатироваться, а значит, раньше выйдет из строя.
Время переключения, или время коммутации, - период, за который нагрузка
переключается с дежурного режима питания на автономный или, наоборот, переходит
в режим питания от сети после аварии. Измеряется в миллисекундах. Если на
переключение уходит много времени, могут возникнуть сбои и зависание компьютера.
По имеющимся у меня данным, для современных ПК такие паузы (длительностью от 5
до 20 миллисекунд) неопасны, поскольку с таким кратким перерывом легко
справляется блок питания компьютера.
Мощность ИБП выражается в ваттах (Вт, W) и вольт-амперах (ВА, VA). В ваттах
измеряется активная мощность, которую способен развить инвертор UPS при работе
на активную (линейную) нагрузку. Вольт-ампер - это более сложная единица
измерения. Если мощность измеряется в ВА, то в расчете учтено то, что нагрузка
может быть не только линейной. Полная мощность для нелинейных нагрузок
указывается именно в ВА, и это значение учитывает все составляющие нагрузки,
активную и реактивную. Чтобы рассчитать по активной мощности полную, нужно знать
коэффициент мощности (PF). Активная мощность (в ваттах) будет равна произведению
полной мощности на коэффициент мощности.
Нелинейная (реактивная) нагрузка - прибор, в состав которого входят
полупроводниковые, индуктивные, емкостные элементы. Из вышеизложенного следует,
что потребление тока, поступающего из сети, будет неравномерным. Для расчета
мощности реактивных нагрузок применяется коэффициент мощности.
Коэффициент мощности (PF) - величина, показывающая, насколько потраченная
энергия используется нагрузкой. Узнать PF можно, разделив активную мощность (в
Вт), на полную (в ВА) или найдя нужное значение в паспорте прибора. Коэффициент
мощности, принятый для компьютерной нагрузки, - 0,7.
Мощность рассеивания фильтра - выраженная в джоулях величина,
показывающая эффективность работы фильтра высоковольтных помех, а именно то,
сколько энергии выброса напряжения он безопасно рассеивает.
В магазине
Как и любые другие электроинструменты, ИБП можно
разделить на профессиональные и бытовые. Первые изготовлены очень качественно,
хорошо защищены от любых жизненных неприятностей и, как правило, достаточно
мощны. Но такие устройства дороги. Тем не менее, если у вас есть деньги на APC
или Liebert, берите смело, не ошибетесь.
Для тех, кто победнее, оптимальным выбором будет
продукция тайваньских и китайских фирм. Совсем недавно действительно
качественные модели ИБП можно было пересчитать по пальцам, на этом рынке
присутствовало от силы пять фирм, но сейчас этот сегмент бурно развивается, и
происходит интенсивный передел рынка. А активная конкуренция только на пользу
конечному потребителю. Хочу отметить продукцию Ippon.
Интенсивно демпингует Sven, традиционно много
моделей у Defender, причем любого вида и на любой кошелек. Не ошибусь, если
скажу, что выбор очень богат. Главное - не впадать в крайности и не покупать
неизвестные, подозрительно дешевые UPS без гарантии и сервисной поддержки. Это
по меньшей мере небезопасно.
