Принцип роботи джерела безперебійного живлення. Блок безперебійного живлення: призначення та специфіка роботи побутового ДБЖ. ДБЖ подвійного перетворення

Вітаю вас, мої любі читачі! У нинішніх російських реаліях власники стаціонарних комп'ютерів змушені вирішувати проблеми безперебійного енергопостачання. Вирішити цю проблему можна за допомогою джерел безперебійного живлення. Їхня різноманітність на комп'ютерному ринку дозволяє підібрати ДБЖ під свої конкретні потреби. Про те, що таке ДБЖ і які бувають джерела безперебійного харчування, ми і поговоримо в цій статті.

ДБЖ, або джерело безперебійного живлення, - це пристрій, що виконує функцію акумулятора енергії. При перебоях в електромережі ДБЖ автоматично перемикає електроживлення комп'ютера на живлення від вбудованих батарей, що дозволяє коректно завершити роботу та зберегти всі необхідні документи.

Різноманітність джерел безперебійного живлення

Безперебійник – це ваша гарантія безпеки документів і компонентів комп'ютера в цілому. Адже за некоректного відключення комп'ютера може постраждати і жорсткий диск, і материнська плата, і оперативна пам'ять.

З тим, що таке джерело безперебійного харчування, ми розібралися. Перейдемо до наступного питання.

Які бувають ДБЖ?

Джерела безперебійного живлення поділяються на три види:

Офлайн ДБЖ;
Лінійно-інтерактивні ДБЖ;
Онлайн ДБЖ (ДБЖ з подвійним перетворенням).

Розглянемо окремо кожен із видів безперебійників. Ця інформація допоможе вам при виборі ДБЖ для потреб.

Оффлайн ДБЖ

Принцип роботи цього типу джерела живлення полягає в автоматичному перемиканні комп'ютера або іншого підключеного пристрою на живлення від вбудованих батарей при відключенні зовнішньої електромережі.

Найчастіше роль перемикача виконує механічне реле, у зв'язку з чим ви можете почути звук, що клацає при переході ДБЖ від зовнішнього джерела живлення на акумулятори і навпаки.

Даний вид набув широкого поширення у рядових користувачів та в офісах.

До плюсамтаких ДБЖ можна віднести простоту, компактність та дешевизну. Основним же мінусомє неможливість стабілізації вхідної напруги, тому ваш комп'ютер не буде захищений від різких перепадів напруги. Також у цього виду спостерігається підвищений знос акумуляторних батарей.

Лінійно-інтерактивні ДБЖ

Даний вид безперебійників у більшості випадків застосовується для захисту мережного та іншого телекомунікаційного обладнання та груп комп'ютерів.

Основною особливістю даних джерел є можливість регулювання вихідної напруги без підключення до акумуляторів незалежно від того, яка напруга (підвищена або знижена) на вході.

Плюсамиданого типу ДБЖ є невеликі розміри, низька вартість, автоматичне регулювання напруги, економічність.

Але є в нього і мінуси– це відносно довге перемикання на акумуляторні батареї, неможливість коригування форми вихідної напруги під час роботи від зовнішньої мережі живлення, зміна вихідної напруги відбувається поступово.

ДБЖ з подвійним перетворенням

Даний тип ДБЖ виконує перетворення напруги двічі: вхідна змінна напруга перетворюється на постійну, а потім постійна перетворюється на еталонну змінну напругу і подається на пристрої.

Застосовується даний вид там, де потрібна еталонна напруга, а пристрої, що живляться, вимогливі до якості живлення. Пристрої можуть бути різні: звичайні робочі станції, файлові сервери, мережні пристрої та інше вимогливе до живлення обладнання.

Плюсиу онлайн ДБЖ суттєві: повний контроль вхідної та вихідної напруги, нульовий час очікування перемикання на акумулятори, підключене обладнання жодним чином не впливає на зовнішню електромережу.

Мінуситеж є: дорожнеча, складна конструкція, споживання електроенергії "на себе" в режимі подвійного перетворення.

Для дому та офісу цілком вистачає першого типу ДБЖ. Але якщо є фінансова можливість, то я порекомендував би вам останній вигляд. Це найбільш надійний тип захисту комп'ютерного обладнання від неякісної напруги.

Основні характеристики ДБЖ

ДБЖ має кілька основних характеристик, на які варто звертати увагу при покупці. Розглянемо їх нижче.

Потужність. Ця характеристика безпосередньо визначає, яке обладнання може бути підключене до цього ДБЖ. Завжди вибирайте джерело із запасом за потужністю. Це дозволить уникнути можливих проблем із нестачею потужності.

Зазвичай, ця характеристика позначається величиною VA або Вт. Якщо величина вказана в VA (ВА), то помножте її на 0,6, щоб отримати значення більш зрозумілих нам Ват.

Тип ДБЖ. Про типи безперебійників я розповідав вище. Ми дійшли висновку, що найбільш оптимальним буде ДБЖ із подвійним перетворенням, але для домашніх потреб буде достатньо оффлайн або лінійно-інтерактивного джерела.
Час роботи від акумуляторів. Ця величина дуже важлива, оскільки від неї залежить, наскільки довго пропрацює комп'ютер без зовнішнього живлення. Зазвичай час автономної роботи встановлюється у діапазоні 5-30 хвилин. Зверніть увагу, що при максимальному навантаженні на ДБЖ час роботи без електрики значно знижується.

Ці три характеристики є найважливішими. Крім них ДБЖ є ще безліч характеристик. Наприклад, при виборі безперебійника в магазині звертайте увагу на те, які роз'єми живлення встановлені в джерелі, чи є дисплей та додаткові інтерфейси (RJ-11, USB), скільки батарей встановлюється та інші.

Часто виникаючі проблеми

Найголовніша проблема, яка виникає у ДБЖ найчастіше – це вихід з ладу акумуляторної батареї. Акумулятор, що сів, можна визначити по тому, що безперебійник перестає тримати навантаження - при відключенні електрики комп'ютер відразу ж вимикається. Також зіпсована батарея може проявляти себе інакше: безперебійник зовсім не включається, або включається і безперервно пищить. Про те, як поміняти акумулятор у безперебійнику я писав у . Там написано про конкретний ДБЖ, але принцип заміни у всіх джерелах практично не відрізняється.
ДБЖ може зовсім не включатися через запобіжника, що перегорів.
Якщо джерело безперебійного живлення нормально запускається, але комп'ютер не вмикається, перевірте дроти, вони можуть вийти з гнізд.

Сподіваюся, моя стаття була для вас корисною і ви почерпнули для себе щось нове. Якщо ж у вас залишилися питання, то можете ставити їх у коментарях.

Зміст:

Стабільна робота комп'ютерів та іншої оргтехніки залежить від наявності живлення в мережі, до якої вони підключені. У разі перебоїв із подачею електроенергії техніка просто перестане функціонувати. У сучасних умовах ця проблема легко вирішується шляхом підключення безперебійного джерела живлення. Тому багатьох хвилює питання, коли виникає потреба в ДБЖ для комп'ютера: на що варто звернути увагу на купівлю даного обладнання. Які параметри та критерії слід враховувати?

Рекомендується спочатку визначитися, для яких цілей необхідний цей пристрій. Якщо проблема полягає лише в стабілізації напруги мережі, можна цілком обійтися більш простими і дешевими. Однак у разі регулярних перебоїв з подачею електроенергії обов'язково знадобиться ДБЖ, який потрібно правильно вибрати для конкретного комп'ютера.

Застосування ДБЖ у побуті

До основних проблем мережі відноситься повна відсутність напруги, наявність високовольтних імпульсних перешкод, короткострокові і тривалі стрибки напруги, високочастотні перешкоди та інші фактори, за наявності яких потрібне використання ДБЖ. Дані пристрої забезпечують безперебійну роботу комп'ютерної техніки від кількох хвилин до години.

Схема безперебійного живлення вибирається відповідно до умов експлуатації, час перемикання навантаження від мережі на акумулятор і назад, а також тривалість роботи самої акумуляторної батареї.

ДБЖ для домашнього комп'ютера

Перш ніж купувати той чи інший пристрій, слід з'ясувати, як працює ДБЖ. У його блоці встановлено датчик, який безперервно перевіряє характеристики струму в мережі та рівень напруги. Якщо параметри починають зростати або падати занадто швидко, він відключає комп'ютер від мережі і відразу перемикає його на використання запасного джерела живлення.

При перемиканні на запасне джерело ДБЖ подає світловий і звуковий сигнали. Крім цього, практично до всіх ДБЖ є програма, яка дозволяє автоматично відключати комп'ютер після вичерпання заряду акумулятора. Коли в мережі знову з'явиться електрострум, датчик сигналізує про це і він перемикає комп'ютер на живлення від мережі та почне заряджати вбудований акумулятор.

Акумуляторні батареї, які використовуються у пристроях, розраховані на низьку напругу. Для отримання робочого значення за допомогою інвертора виконується його перетворення в синусоїдальне. Одночасно напруга акумулятора підвищується та вирівнюється з номінальною напругою мережі. Таким чином, батарея завжди готова до роботи та миттєво перемикається, коли це необхідно.

У процесі експлуатації слід враховувати, що ДБЖ при номінальному навантаженні можлива лише протягом короткого часу. За цей період можна встигнути зберегти дані та коректно вимкнути комп'ютер. Під час роботи не допускаються перевантаження, у цих випадках захист відразу відключає вихід пристрою. Дані проблеми легко вирішуються за рахунок збільшення ємності акумулятора та потужності інвертора.

Який ДБЖ вибрати для комп'ютера

Існують різні типи пристроїв безперебійного живлення комп'ютерної техніки. Вони відрізняються принципом дії і поділяються на три основні типи:

Резервні ДБЖ. Застосовується, коли в мережі виникає сильне падіння напруги або воно відсутнє. У цьому випадку відбувається перемикання на акумулятори резервного ДБЖ. Перемикання відбувається дуже швидко - протягом 10 мілісекунд і менше, що не порушує безперебійну роботу комп'ютера. При перемиканні під час стрибків напруги рекомендується використовувати стабілізатор. Це дозволить збільшити термін служби акумулятора. Вирішуючи питання, як вибрати джерело безперебійного живлення, слід пам'ятати, що цей пристрій набув широкого поширення завдяки порівняно невисокій вартості, високому ККД і низькому рівню шуму. Пристрій може працювати в автономному режимі 5-15 хвилин. При виборі та купівлі рекомендується створювати запас потужності в межах 20-30%.
Лінійно-інтерактивні ДБЖ. Конструкція цих пристроїв доповнена стабілізатором напруги, тому вони більш функціональні та дорогі. Перемикання на акумулятори відбувається лише при повній відсутності електрики, тому термін експлуатації батарей більш тривалий. В автономному режимі лінійно-інтерактивні ДБЖ працюють до 20 хвилин. Вони відрізняються підвищеною економічністю та вищим ступенем захисту. З недоліків слід відзначити шум, який створює вентилятор охолодження стабілізатора.
ДБЖ з подвійним перетворенням напруги. Належать до категорії найскладніших та найдорожчих пристроїв. У процесі роботи змінний струм перетворюється на постійний, а потім, знову на змінний. Вихідна напруга становить 220 В і характеризується ідеальною синусоїдою. Батареї постійно перебувають у включеному стані, тому часу на перемикання взагалі не потрібно. Вирішуючи питання, як вибрати ДБЖ для комп'ютера за потужністю, потрібно враховувати, що дані пристрої забезпечують безперебійну роботу дорогої апаратури, яка не повинна зупинятися навіть на короткий час. Недоліками є низький ККД, висока вартість, високий рівень виділення тепла та шуму.

При покупці того чи іншого пристрою слід звертати увагу на його основні характеристики. Потужність самого ДБЖ виражена у вольт-амперах (ВА), а потужність підключеного комп'ютера – у ватах (Вт). Перевести одну величину до іншої можна за допомогою коефіцієнта 0,7. Наприклад, якщо потужність пристрою становить 1000 ВА, то вийде 1000 х 0,7 = 700 Вт. З урахуванням запасу потужності до цього ДБЖ може підключатися навантаження в межах 500 Вт.

Крім того, роблячи вибір ДБЖ для комп'ютера, слід звертати увагу на тривалість автономної роботи при максимальному навантаженні, наявність або відсутність захисту від коротких замикань ДБЖ та підключеної апаратури. Рекомендується отримати інформацію у продавця про можливість заміни батареї, перевірити наявність дисплея та інших специфічних елементів.

Як підібрати ДБЖ для комп'ютера за потужністю

Досить часто виникає питання, яку потужність повинен мати ДБЖ? Чим більше енергоспоживання комп'ютера, тим більшою потужністю повинен мати його блок живлення і, відповідно також, ДБЖ. Більшість моделей виражають потужність не у звичних ватах, а у вольт-амперах.

Розрахувати потужність ДБЖ для комп'ютера досить легко шляхом, множення потужність монітора та блоку живлення у ватах на 1,6. Припустимо, що сума енергоспоживання вашого монітора та блоку живлення дорівнює 200 Вт. В цьому випадку вам знадобиться джерело безперебійного живлення потужністю 320 ВА (1,6х200). Для більшої надійності збільште це значення ще на одну третину. В результаті вийде величина близько 400 ВА. Потім просто, шукайте модель саме з такою потужністю.

У деяких користувачів виникає проблема розрахунку потужності ДБЖ для комп'ютера. Для цього потрібно визначити потужність навантаження, яке не повинно бути вище 70% від потужності ДБЖ на виході. Наприклад, споживання електроенергії процесором становить 65 Вт, відеокартою – 170 Вт, материнською платою – 40 Вт, приводом DVD – 20 Вт, диском HDD – 40 Вт, іншим обладнанням – 30 Вт. Кількість можливих втрат умовно приймається за 20%. Таким чином, споживання комп'ютера без втрат буде до 365 Вт, а з втратами – 438 Вт. Отже, джерело безперебійного живлення, що купується, повинен володіти потужністю в межах 500-620 Вт.

Підключення джерела безперебійного живлення для комп'ютера

Іноді у господарів комп'ютерної техніки постає питання, як встановити ДБЖ? Потрібно джерело безперебійного живлення підключити до звичайної електричної розетки, а потім в розетки, розміщені на його корпусі, вставте штепсельні вилки пристроїв, які ви збираєтеся захистити від перебоїв з електроживленням. Якщо джерело безперебійного живлення підтримує автоматичне вимкнення комп'ютера та інші функції керування, які здійснюються за допомогою ПК, його слід підключити також до системного блоку, як правило, за допомогою USB-шнура.

Існує кілька варіантів підключення навіть з використанням , що компенсує перепади від 140 до 260 вольт. Цей спосіб використовується найчастіше, тому його слід розглянути докладніше. Крім стабілізатора буде потрібно мережевий фільтр. Перед підключенням слід уточнити параметри всіх складових. Потужність стабілізатора та ДБЖ повинні бути приблизно рівні, а потужність ДБЖ повинна бути вищою за потужність блоку живлення комп'ютера.

Порядок підключення:

Стабілізатор напруги підключається до мережі, після чого до нього підключається мережевий фільтр.
Після цього сам ДБЖ з'єднується з мережевим фільтром. На корпусі пристрою є кнопка, яка натискається і утримується, доки не засвітиться індикатор увімкнення.
Далі до ДБЖ підключається комп'ютер, тобто системний блок та монітор. За наявності додаткових виходів можна підключити колонки, принтер та інше обладнання.

Деякі джерела безперебійного живлення обладнано програмним керуванням, яке потрібно правильно налаштувати після підключення. На панелі керування, в розділі «Електроживлення», після встановлення приладу висвітиться окреме вікно ДБЖ. У ньому налаштовуються всі необхідні параметри залежно від потужності комп'ютера та умов експлуатації.

У статті розглянуто види ДБЖ, принципи роботи ДБЖ, а також наведено реальні осцилограми напруги на виході.

Для початку – небагато загальної термінології. Джерела безперебійного живлення (скорочено – ДБЖ) у нас також називають UPS, від англійського скорочення Uninterruptable Power Supply (безперервне джерело живлення). Тому кажуть і УПС (UPS) та ДБЖ, кому як зручніше. Я в статті називатиму і так, і так.

Навіщо потрібен UPS (ДБЖ)

Принцип роботи ДБЖ розкривається у назві – це таке джерело, на виході якого напруга є завжди. Але ми тут зібралися технарі-реалісти і розуміємо, що нічого вічного немає, тому нижче розберемося в принципі дії.

ДБЖ в основному використовуються там, де пропадання електроживлення може спричинити негативні наслідки. Наприклад, живлення комп'ютерів та серверів, живлення пристроїв зв'язку та розподілу сигналів (роутери), живлення пристроїв, автоматичне перезавантаження (перезапуск) яких без участі людини неможливе.

Як мій читач доопрацював ДБЖ для стратегічно важливої системи (2 сервери, і т.д.). Крім того, удосконалив схему і додав можливість використання звичайного автомобільного акумулятора.

Для побутових речей це насамперед комп'ютери та системи опалення.

Слід розуміти, що ДБЖ вибираються на час роботи навантаження 10-15 хв, рідко до півгодини. Передбачається, що за цей час харчування з'явиться, або людина (оператор) здійснить необхідні дії (збереже дані, зателефонує до енергослужби підприємства, завершить технологічний процес).

ДБЖ не можна розглядати як резервне джерело живлення. Він є лише аварійним джерелом, і в кращому випадку використовується дуже рідко, в цілому не більше 10 хвилин на рік (кілька разів, на якийсь час не більше хвилини). Якщо цей час більший, слід задуматися про підвищення якості електроживлення.

Резервним джерелом живлення можна вважати такі джерела, які можуть замінити основне харчування на тривалий час, від кількох годин до кількох діб. Це може бути інша лінія (див. статтю про), вітряний генератор. Теоретично, для цих цілей може служити і ДБЖ, але для цього потрібні акумулятори величезної ємності, що суттєво вплине на ціну такої системи.

Види джерел безперебійного живлення

Види (типи) ДБЖ мають безліч назв, але їх однаково три. Розберемося.

Отже, три основні види ДБЖ:

Back UPS

Інші рівнозначні назви - Off-line UPS, Standby UPS, ДБЖ резервного типу. Найпоширеніші ЗПС, що використовуються для більшості видів побутової та комп'ютерної техніки.

Back просто перемикає навантаження на живлення від батарей при виході напруги за межі. Нижня межа у різних моделей – близько 180В, верхня – близько 250В. Переходи на батарею і назад – із гістерезисом. Тобто, наприклад, при зниженні перехід на батарею відбудеться при 180 і менше, а назад - при 185 і більше. Той самий принцип діє у всіх типів ДБЖ.

Чимось нагадує , яке відключаєнавантаження, а Back UPS не відключає, а перемикаєакумулятор, що дозволяє їй деякий час попрацювати.

Smart UPS

Інші назви – Line-Interactive, ДБЖ інтерактивного типу. Недалеко пішли за принципом події від Back.

Smart UPS діють розумніше, як випливає з назви. Вони ще додатково перемикають внутрішній автотрансформатор, певною мірою стабілізуючи вхідну напругу. І лише у крайньому випадку переходять на батарею.

Таким чином, норма напруги на виході підтримується при більших відхиленнях на вході (150...300В). Автотрансформатор має кілька ступенів перемикання, тому Розумний УПС до останнього перемикає висновки автотрансформатора, включаючи акумулятор лише в останній момент. Це дозволяє заощаджувати батарею, включаючи її в роботу лише при повному зникненні живлення.

Цей пристрій нагадує зі ступінчастим перемиканням обмоток автотрансформатора. З тією різницею, що при виході за робочі межі стабілізатор буде безсилий, а наша "розумниця" введе в роботу акумулятор, і живлення не пропаде.

Online UPS

Інші назви - онлайн, джерело безперебійного живлення з подвійним перетворенням, інверторне. Зовсім інший принцип дії для любителів чистого синуса. Енергія зі входу перетворюється на постійну напругу, і надходить на інвертор, що генерує чистий синус. І одночасно – підтримує акумулятор у 100% готовності. За потреби інвертор продовжує працювати так само, тільки живлення на нього надходить з акумулятора.

Використовується для аварійного живлення техніки, яка чутлива до форми вихідної напруги – наприклад, газові котли, сервери, професійна аудіо-відео апаратура та інше стратегічно важливе обладнання.

Мінусів онлайн ДБЖ два – ціна та ККД. ККД низький, т.к. такий ДБЖ включений у роботу постійно, що випливає з назви. На відміну від двох інших типів.

Існують різновиди онлайн УПС, в яких використовується так званий наскрізний нуль, для правильної роботи газових електрокотлів. Це пов'язано з тим, що такі котли чутливі до реального нуля, для правильного розпалу.

Дослідження ДБЖ за допомогою осцилографа

А тепер – найцікавіше.

Напруга на виході Back UPS

Провів дослідження з використанням осцилографа Fluke 124. Осцилограми (форма імпульсів та коливань на виході ups) наводжу та коментую нижче.

Що видно по цій часовій діаграмі? Період 20мс, частота 50Гц, амплітуда 315В. Варто відзначити, що фаза синуса і імпульсів, що генеруються, збігається, що добре. При пропаданні мережевої напруги ДБЖ мішається 5-7 мс, а потім йдуть імпульси, які називаються "квазі-синус". Ось вони:

Back UPS. Напруга на виході під час живлення від батарей.

Осцилограф поміряв RMS напругу (середньоквадратичну), вона відповідає нормі. Однак, коли я виміряв це напруга мультиметром, я отримав значення 155 В. Чому на виході UPS низька напруга?

Справа в тому, що мультиметр вимірює лише першу гармоніку з частотою 50Гц. Для синусу все гладко. Але якщо вимірювати напругу таких імпульсів, треба міряти саме RMS, середньоквадратичне, інакше не будуть враховані наступні гармоніки - 100, 150, 200 Гц. А вони становлять значну частину енергії до 30%. Цю особливість знають виробники UPS і щоб не морочитися (і не підвищувати ціну на свої вироби), видають на наші прилади такі імпульси з амплітудою близько 370В.

Детальніше про вимірювання середньоквадратичної несинусоїдальної напруги – на відео:

Ось укрупнений графік, де видно, що напруга після перемикання спочатку підвищується на пів секунди до 400В, а потім стабілізується:

Back UPS. Вихід, тривалість 2 секунди

А ось як змінюється форма напруги на виході Back-UPS у момент переходу з батарейного на мережеве живлення:

Back UPS, – Напруга на виході ДБЖ під час переходу з батареї на мережу. Форма імпульсів на виході ups

Теж фаза не змінюється, все чудово. Підключав на вихід ДБЖ, перемикав туди-сюди режими живлення – пускач втягнутий надійно, жодних проблем.

Як випробуваний був ДБЖ APC Back-500-RS, параметри на фото нижче:

Параметри Back UPS – задня панель

Напруга на виході Smart UPS

Тепер наведу для повноти картини осцилограми напруги на виході Smart UPS. Випробування піддавався UPS Ippon Smart Power Pro 1000.

Smart UPS_Мережа-батарея

Час перемикання також для всієї сучасної апаратури неістотний – менше 7 мс.

Плавної зміни напруги на вході я не робив, оскільки не було такої мети. Вважаю, що в даному випадку Розумний ДБЖ поводиться так само, як і релейний стабілізатор напруги.

Дані дослідження проведені в рамках проекту з промислового холодильника.

Для того щоб убезпечити електроприлади від перебоїв, що виникають в електромережі, використовується джерело безперебійного живлення. Набагато вигідніше раз купити такий апарат, ніж постійно ремонтувати техніку, що вийшла з ладу, або купувати нову. Існує відмінність ДБЖ за потужністю, розмірами, наявністю додаткових функцій.

Види ДБЖ

Потужність системи, що захищається від перепадів напруги, може бути різною, тому при здійсненні вибору ДБЖ треба обов'язково враховувати цей параметр. Якщо необхідно захистити лише комп'ютер, то немає сенсу купувати дорогий і потужний ДБЖ, оскільки він не використовуватиме свої можливості і стане додатковим споживачем електроенергії. Для домашнього комп'ютера достатньо приладу потужністю менше 1 кВА, тоді як для офісу, де є багато периферійних пристроїв, таке рішення не підійде.

Якщо загальна підключена потужність буде вищою за потужність ДБЖ, то він просто вимкнеться, відповідно вимкнеться і все обладнання. Потужність приладу впливатиме і такі його характеристики, як вага та габарити. Їх також треба враховувати, щоб була можливість встановити апарат у вибраному місці, і він вам не заважав.

Щоб вибрати джерело безперебійного живлення за потужністю, треба скласти потужності всіх приладів, що підключаються, і додати до неї 20-30% запасу. Це дозволить додавати або прибирати деяке обладнання та не впливатиме на роботу безперебійника.

Існує три види ДБЖ:

Офлайн (Standby).Це найпростіший прилад, який є мережевим фільтром з перетворювачем напруги і має невелику батарейку. Таке обладнання здатне забезпечити роботу підключених приладів після відключення напруги на 3-25 хвилин. Цього цілком достатньо, щоб зберегти інформацію та вимкнути комп'ютер.

Лінійно-інтерактивний (Line-Interactive).Це найпоширеніше обладнання. У ньому встановлена система автоматичного контролю напруги, яка включає батарею не тільки при відключенні живлення, а й при стрибках напруги.

Онлайн (On-Line).Це найефективніший ДБЖ, але й вартість у нього найвища. Він має складну конструкцію: трансформатор, інвертор, випрямляч напруги. У цьому випадку немає затримок при та перемиканні на батарею. Таке обладнання є професійним та використовується для захисту серверів та корпоративних мереж.

Пристрій ДБЖ

Пристрій безперебійника відрізнятиметься у різних його видів. Якщо говорити про спрощену схему, то таке обладнання складається з акумулятора і спеціальних пристроїв, що компенсують перепади напруги в мережі. У його складі є випрямляч, інвертор та фільтр, у деяких моделей може бути Bypass(Обхід).

Головним елементом, незалежно від того, який тип ДБЖ, буде . Саме від її потужності заздрить те, скільки часу після відключення електроенергії зможе працювати підключене обладнання. Зазвичай джерело безперебійного живлення має свинцево-кислотні батареї. Їх параметри: напруга 12 В та ємність 7-9Ач. Такі батареї герметичні та не обслуговуються. Найпростіші офф-лайн моделі мають лише один акумулятор, тоді як у потужних приладах їх набагато більше. Можуть бути і гелієві батареї, якщо термін служби у свинцево-кислотних 6-10 років, то у гелієвих 10-15 років.

Принцип роботи

Джерело безперебійного живлення має наступний принцип роботи: коли в мережі зникає напруга або його параметри виходять за допустимі межі, а також відбувається перекіс фаз та зміна частоти, він автоматично перемикає живлення підключеного обладнання від акумулятора. Батарея живить інвертор, який перетворює її постійну напругу на змінну.

Деякі ДБЖ мають програмне забезпечення, що дозволяє дистанційно контролювати рівень заряду акумулятора та напругу на виході приладу. У випадку, коли комп'ютер або сервер живляться від ДБЖ і рівень заряду його батареї стає критичним, відбувається завершення використовуваних програм і відключення всіх приладів.

Застосування безперебійників

Захист підключеного обладнання від невеликих та нетривалих перебоїв живлення в електромережі.
Зниження шумів та фільтрація імпульсних збурень, що виникають у мережі.
Енергопостачання підключених пристроїв протягом певного часу.
Захист від перевантаження та короткого замикання.

Прилади, що мають складнішу конструкцію, мають ряд додаткових функцій:

Можливість автоматично відключати підключене обладнання при тривалих вимкненнях електроенергії, а також перезавантаження його після відновлення живлення.
Контроль та відстеження основних параметрів приладу та його працездатності.
Відображення на дисплеї параметрів ДБЖ та параметрів мережі живлення.
За наявності позаштатних ситуацій автоматична сигналізація.
Наявність таймера дозволяє настроювати параметри відключення та увімкнення підключених приладів.

Крім захисту комп'ютера, джерело безперебійного живлення може використовуватись для захисту різної побутової техніки.

Як вибратиджерело безперебійного живлення

ДБЖ може встановлюватись на одне робоче місце, для офісу або для великої серверної станції. При його виборі враховується час, необхідний коректного відключення устаткування. Для одного комп'ютера буде достатньо лінійно-інтерактивного ДБЖ. Він забезпечує роботу комп'ютера протягом часу, якого достатньо, щоб коректно завершити роботу та вберегти комп'ютер від виходу з ладу.

Для офісу або серверної станції, найкраще купувати он-лайн ДБЖ, які можуть забезпечувати роботу підключеного обладнання протягом тривалого часу.

Здійснюючи вибір ДБЖ, вивчіть його паспортні дані та вибирайте потужність, яка забезпечить необхідний час автономної роботи. Не можна самостійно встановлювати додаткові акумулятори, якщо це не передбачено для цього пристрою.

Для захисту як комп'ютера, а й даних, треба використовувати ДБЖ з програмним забезпеченням. Воно дозволяє контролювати стан мережі та при тривалих збоях, відкриті програми та всі дані автоматично зберігаються, тому не відбувається втрата інформації.

Зручно, коли ДБЖ має не одну, а кілька розеток, що дозволяє підключати відразу кілька споживачів. Наявність світлової та звукової індикації сигналізуватиме про перехід роботи на автономний режим. Ще зручніше, коли є дисплей, де відображається вся необхідна інформація.

Треба купувати прилади, які мають можливість заміни батареї, оскільки термін її служби обмежений, якщо такої можливості немає, то доведеться купувати новий ДБЖ, а це дорого.

Гідності й недоліки

Переваги онлайн ДБЖ:

Можливість регулювання та стабілізації напруги та частоти струму.
Час перемикання на автономний режим відбувається без затримки, тому споживач не помічає, коли це відбувається.

Недоліки:

За рахунок того, що виконується подвійне перетворення відбувається втрата електроенергії.
Має складний пристрій.
Він постійно працює, тому є певний рівень шуму.
Під час своєї роботи створює електромагнітні перешкоди.

Оффлайн ДБЖперебуває в режимі очікування і починає працювати, як тільки в мережі з'являються несправності.

Основні переваги:

Вищий коефіцієнт корисної дії.
Так як працює тільки при аварії та для підзарядки батареї, то шумить набагато менше.

Недолік такого обладнання в тому, що при перемиканні на автономний режим є невелика пауза, зазвичай вона становить 20 мс, в цей час може відбуватися стрибок напруги. Крім цього, ці прилади не можуть регулювати такі показники як напруга та частота струму.

Інтерактивнийджерело безперебійного живлення працює у режимі очікування, але у ньому є автотрансформатор, який регулює напругу. Коли зміна напруги не може бути скоригована трансформатором, ДБЖ переходить на живлення від акумулятора.

Переваги:

Більш плавний перехід, ніж у оффлайн, але все ж таки затримка є, вона близько 5 мс.
Можливість стабілізації напруги.
Контролює та реєструє показники електромережі.

Недолік такого обладнання в тому, що воно не може регулювати частоту струму і якщо на виході прямокутні імпульси, має таку ж затримку в часі, як і оффлайн ДБЖ.

Для того, щоб джерело безперебійного живлення служило довго і надійно, слід дотримуватися наступних рекомендацій:

У середньому термін служби ДБЖ становить 4-6 років, а ідеальних умовах, він може досягати 10-12 років.
На термін служби негативно впливає часте повне розрядження батареї та сильне її перевантаження.
Якщо прилад не використовується, то батарею треба зберігати в зарядженому стані, і раз на 3-4 місяці заряджати.
Перед першим включенням нового ДБЖ необхідно зарядити акумулятор, оскільки він під час зберігання розряджається, далі все відбувається автоматично.
Не можна купувати нову батарею про запас, оскільки вона має певний термін зберігання.
Щоб не стався збій калібрування приладу, треба вчасно міняти акумулятори, що вийшли з ладу.
Якщо прилад внесли з морозу, необхідно, щоб він нагрівся до кімнатної температури.
Іноді необхідно виконувати самотестування устаткування.
Змінювати акумулятори можна лише на однотипні батареї.

У зв'язку з тим, що якість живлення в наших електромережах не найкраща і часто виникають відключення електроенергії, купівля та встановлення ДБЖ допоможе зберегти техніку від виходу з ладу та дасть змогу продовжити роботу при короткочасному відключенні електромережі.

ДБЖ розшифровується як "джерело безперебійного живлення". Абревіатура англійською - UPS (Uninterruptible Power Supply) тому поширені також назви УПС, ЮПС, упсник.

Основна функція джерела безперебійного живлення – забезпечити подачу електроенергії на підключену до нього техніку на час відключення в основній мережі. Але, залежно від типу обладнання, параметри такого автономного живлення можуть бути потрібні кардинально різні. Відповідно, ринок ДБЖ пропонує різні типи пристроїв, які відрізняються масою параметрів:

принципом роботи: офлайнові, лінійно-інтерактивні, онлайнові;
типом автоматичного регулювання напруги;
якістю фільтрації перешкод мережі;
ємністю (кількість ампер-годин, або іншими словами - на який час автономної роботи його вистачить);
часом перемикання на батареї при вимкненні електроенергії;
можливістю підключення додаткових зовнішніх батарей;
різними додатковими функціями (розетки, що фільтрують, розетки для телефонного та мережевого кабелю, LCD-дисплей, синхронізація з ПК) і т.д.

Як вибрати ДБЖ при такому різноманітті моделей ? Як зрозуміти, чим вони відрізняються?У цій статті ми розглянемо основні типи джерел безперебійного живлення, їх відмінності та якими додатковими функціями виробники оснащують ДБЖ. У наступному – як підібрати UPS залежно від особливостей вашого обладнання, як розрахувати його необхідну потужність тощо.

Три основні типи ДБЖ

Off-line (Back-UPS, резервний, Standby) джерело безперебійного живлення

Приклад резервного ДБЖ: модель .

Принцип дії безперебійника такого типу дуже простий:

Поки в мережі є електроенергія в межах встановлених значень, ДБЖ подає на підключені пристрої напругу безпосередньо від мережі, одночасно заряджаючи батарею. Живлення, що проходить через UPS, при цьому не регулюється, фільтрація імпульсів та перешкод відбувається на найпростішому рівні за допомогою пасивних фільтрів. Форма сигналу відповідає сигналу мережі, тобто синусоїди.

Як тільки напруга в мережі зникає, ДБЖ переходить на живлення від батарей. Інвертор, що перетворює постійний струм від акумулятора на змінний струм на виході, в UPS цього типу встановлений один з найпростіших, тому форма сигналу не відповідає правильній синусоїді. Максимум, що роблять виробники – дещо наближають її до синусоїди, роблячи ступінчастою.

На автономне живлення off-line УПС переходить у тому разі, якщо рівень напруги у мережі падає нижче чи піднімається вище порогових значень, можуть бути різними залежно від марки безперебійника.

Час перемикання на акумулятори у різних моделях становить від 5 до 20 мс. Це порівняно багато, і для деяких моделей обладнання така довга затримка може несприятливо позначитися на роботі . Тривале спрацьовування реле пов'язане з тим, що пристрою необхідно, щоб у момент включення автономного живлення фази напруги мережі та батарей збігалися, а оскільки вони не синхронізовані, це триває деякий час.

Схема роботи джерела безперебійного живлення резервного типу.

Плюси Standby UPS:

дешева ціна,
високий ККД,
безшумна робота.

Недоліки:

довге перемикання на роботу від батареї (від 5 до 20 мс);
форма вихідного сигналу – не синусоїда;
фільтрація перешкод, шумів та імпульсівна лінії досить груба;
немає регулювання напруги та частоти під час роботи від мережі.

Лінійно-інтерактивні ДБЖ

Приклад лінійно-інтерактивного ДБЖ: модель

Цей тип джерел безперебійного харчування покупці вибирають найчастіше, оскільки він оптимально поєднує функціональність та ціну.

У принципову схему роботи лінійно-інтерактивних UPS включено AVR - модуль автоматичного регулювання вхідної напруги мережі. Тобто, на відміну від UPS резервного типу, він не просто пропускає крізь себе харчування, а й стабілізує його, правда не плавно, а східчасто.

Працюючи від мережі при нормальному рівні напруги лінійно-інтерактивне джерело безперебійного живлення пропускає вхідний сигнал через пасивні фільтри перешкод і шумів, одночасно заряджається батарея.

При підвищенні або зниженні напруги в мережі лінійно-інтерактивний ДБЖ здійснює його ступінчасте коригування. При досягненні напругою певного порога, AVR знижує чи знижує його фіксовану величину (чи відсоток). Таких порогів-ступенів у схемі роботи AVR може бути прописано кілька, також для роботи зі зниженим та підвищеним рівнем може бути призначена різна кількість ступенів коригування (наприклад, 2 – для підвищення, та 1 – для зниження).

Якщо напруга в мережі падає або піднімається до значень, що лежать поза доступним вхідним діапазоном безперебійника, пристрій переходить на роботу від батарей, так само як і у разі повного вимкнення електроенергії. Ці мінімуми та максимуми можуть відрізнятися залежно від завантаженості ДБЖ. Наприклад, якщо UPS завантажений на 70%, а вольтметр вказує 160В мережі, безперебійник переключається на акумулятори. А при завантаженні на 30% і напрузі в 150В він все ще здійснює регулювання за допомогою AVR-трансформатора.

Частина лінійно-інтерактивних моделей нічим не відрізняються формою вихідного сигналу від безперебійників резервного типу: у них ступінчаста синусоїда. Деякі виробники, особливо зі зростанням попиту ДБЖ для котлів, оснащують свої безперебійники інверторами, що видають правильну синусоїду.

Час перемикання на роботу від акумуляторів у лінійно-інтерактивних ДБЖ із чистою синусоїдою менше, ніж у його резервних побратимів. Причина в тому, в УПС цього типу збігаються форми кривої напруги (і від мережі, і від батареї це синусоїда), що прискорює синхронізацію фаз і, відповідно, запуску автономного живлення.

Плюси line-interactive ДБЖ:

розумна ціна,
безшумна робота,
автоматичне регулювання вхідної напруги,
у деяких моделях - чиста синусоїда на виході,
час перемикання менший, ніж у резервних (у середньому 4-8 мс, у деяких моделях 2-4 мс).

Недоліки:

відсутнє регулювання частоти,
недостатньо повна фільтрація перешкод, шумів та імпульсів мережі,
регулювання напруги не плавне, а ступінчасте,
ККД нижче, ніж у off-line джерелі безперебійного живлення.

ДБЖ подвійного перетворення (on-line)

Приклад ДБЖ із подвійним перетворенням: модель .

Це найдорожчий, але й найкращий вид ДБЖ. Він оптимально підходить для дорогого примхливого обладнання, для якого важлива не тільки постійна напруга, а й частота, а також ефективна фільтрація шумів, сигнал у формі чистої синусоїди та відсутність затримок при перемиканні на роботу від батарей.

Фактично, таке джерело безперебійного живлення працює постійно, стабілізуючи, фільтруючи вхідний сигнал, вирівнюючи частоту та форму вихідного сигналу.

У режимі роботи від мережі, змінна напруга, що надходить, стабілізується і перетворюється на постійне випрямлячем і розподіляється між батареєю (для підзарядки, якщо необхідно) та інвертором. Інвертор перетворює постійний струм змінний, видаючи на виході сигнал у формі чистої синусоїди, правильної частоти, правильної напруги. Перешкоди та шуми повністю відсутні – їх просто не залишається після подвійного перетворення.

Таке постійне "включення" безперебійника в мережу дає одну з його вагомих переваг: миттєве перемикання на роботу від батарей. Власне, це навіть складно назвати "перемиканням", оскільки живлення проходить через випрямляч, батарею (під час зарядки) та інвертор постійно. У момент падіння напруги в мережі нижче від порогових значень або повного відключення електроенергії інвертор просто починає забирати частину енергії від батареї, а не від випрямляча. Це миттєво.

ДБЖ із подвійним перетворенням зазвичай мають ще один режим роботи: байпас. Це резервна лінія, яка йде безпосередньо від входу до виходу UPS, в обхід випрямляча, батареї та інвертора. Вона дозволяє в критичні для ДБЖ моменти: перевантаження (наприклад, стартовими струмами), вихід з ладу інвертора та інші - пустити електроенергію до підключених пристроїв безпосередньо, уникнувши виходу з ладу елементів пристрою.

Постійна робота ДБЖ має певний недолік: підвищене тепловідділення, яке потребує ефективного охолодження. Тому UPS online найчастіше оснащені вентиляторами, що робить їхню експлуатацію в житлових приміщеннях не такою комфортною, як безшумних безперебійників інших типів.

Плюси онлайн ДБЖ:

постійна стабілізація напруги,
постійна стабілізація частоти,
чиста синусоїда на виході,
ефективна фільтрація шумів, імпульсів та перешкод,
миттєве перемикання на батареї.

Недоліки:

висока ціна,
підвищений рівень шуму,
найнижчий ККД серед усіх типів ДБЖ.

Вибираючи безперебійник, потрібно враховувати, що існують винятки. Деякі лінійно-інтерактивні ДБЖ можуть коштувати дорожче, ніж онлайн-моделі іншого виробника, час перемикання на роботу від батарей у резервному UPS може бути не більше, а навіть менше, ніж у якомусь лінійно-інтерактивному UPS тощо. У будь-якому разі необхідно читати характеристики конкретної моделі.

Додатковий функціонал ДБЖ

Крім визначення типу джерела безперебійного живлення, який вам потрібен, при виборі ДБЖ також варто звернути увагу - який функціонал у нього ключовий. UPS може мати різні додаткові функції та конструктивні особливості:

Синхронізація з ПК. Ця функція присутня у не найдешевших моделях, проте вона дуже зручна. За допомогою спеціального програмного забезпечення ДБЖ передає дані в реальному режимі на комп'ютер про стан електролінії, рівень заряду батарей. Крім суто інформаційної складової, є також такі можливості, як, наприклад, автономне вимкнення комп'ютера зі збереженням даних у всіх додатках при відключенні електроенергії.

Холодний старт. Джерело безперебійного живлення, оснащене такою функцією, можна увімкнути за відсутності електроенергії в мережі. Наприклад, згасло світло, ви зберегли документи, вимкнули комп'ютер і UPS, але через деякий час з'явилася термінова необхідність скопіювати документ на флешку. ДБЖ з підтримкою холодного старту можна увімкнути, навіть якщо електроенергії в мережі все ще немає, і зробити роботу.

Раніше роз'єми для підключення пристроїв у безперебійнику виглядали в основному так:

Цей роз'єм стандарту IEC 320 чудово підходить для підключення різної комп'ютерної техніки. Однак обладнання зі звичайним шнуром живлення, той самий WiFi роутер, до нього не підключиш. Для цього можна використовувати мережевий фільтр з аналогічним роз'ємом, який приєднується до ДБЖ, а вже в нього включати різне обладнання. Але це завжди зручно.

Тому зараз багато моделей стали просто доповнювати розетками типу Schuko (у нас їх часто називають євророзетками), щоб техніку можна було безпосередньо включити:

Розетки для фільтрації перешкод.ДБЖ може бути оснащений розеткою або декількома для чутливого обладнання, яке не забезпечує підтримку живлення під час відключення електроенергії, але захищає підключене обладнання від перешкод електромережі.

Розетки для телефонної лінії, кручена пара. Високовольтні імпульси можуть передаватися не тільки безпосередньо по електричному силовому кабелю, а й у разі різних аварій та поломок - і по телефонному кабелю, і по кручений парі. Для захисту телефонного, мережного та комп'ютерного обладнання деякі виробники передбачають спеціальні роз'єми (вхід/вихід), куди можна приєднати телефонну або інтернет-лінію.

Продовження – у наступній статті.

сайт