21.05.2024

Что такое ИБП Для чего они нужны и как работают

Текст Павел Иевлев

Что такое источник бесперебойного питания, для чего он нужен и как его выбрать

Для сохранности данных и стабильной работы самой компьютерной техники важнейшее значение имеет качество электрического питания. Даже кратковременное отключение электричества при работе компьютера может привести не только к потере текущей работы — несохраненных файлов и так далее, — но и к повреждению компонентов устройства, таких как память или жесткий диск. Поэтому любой компьютер рекомендуется подключать к розетке не напрямую, а через источник бесперебойного питания. Рассказываем, что это такое.

Что такое ИБП

Источник бесперебойного питания (ИБП) UPS, Uninterruptible Power Supply

Источник бесперебойного питания (ИБП) (английское UPS, Uninterruptible Power Supply) — это устройство, которое обеспечивает резервное электропитание при сбоях в подаче электроэнергии. В случае отключения электричества ИБП автоматически переключается на батарею, продолжая питать подключенные устройства. Это позволяет сохранить данные и корректно завершить работу.

Также ИБП выравнивает скачки и провалы напряжения, обеспечивая стабильное питание для оборудования. Это важно для защиты чувствительной электроники от повреждений. Устройство фильтрует электромагнитные и радиочастотные помехи, что снижает риск сбоев и повреждений оборудования.

Некоторые модели ИБП могут быть подключены к компьютеру через USB или другой интерфейс и автоматически выполнять безопасное завершение работы системы при длительном отключении электроэнергии.

Из чего состоит ИБП

Батарея

Хранит электроэнергию для использования в случае перебоя питания.

Инвертор

Преобразует постоянный ток (DC) от батареи в переменный ток (AC) для питания оборудования.

Выпрямитель

Преобразует входящий переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). (В Online UPS.)

Байпас

Позволяет направлять питание непосредственно на нагрузку, минуя выпрямитель и инвертор, в случае их неисправности или проведения технического обслуживания. (В Online UPS.)

Автоматический регулятор напряжения (AVR)

Стабилизирует напряжение, компенсируя как повышения, так и понижения напряжения в сети. (В Line-interactive UPS.)

Выпрямитель/зарядное устройство

Преобразует входящий переменный ток в постоянный ток для зарядки батареи.

Переключатель

Управляет переключением между основным питанием и батареей.

Типы ИБП и как они работают

Источники бесперебойного питания (ИБП) работают по разным техническим принципам в зависимости от их типа.

Резервные ИБП (Off-line UPS)

Резервные ИБП, также известные как Off-line UPS или Standby UPS, являются самым простым и доступным типом ИБП. Их основная функция заключается в обеспечении резервного питания от встроенной батареи в случае полного отключения электроэнергии. В нормальных условиях оборудование питается напрямую от электрической сети, а ИБП находится в режиме ожидания.

Когда происходит перебой в электроснабжении, ИБП автоматически переключается на питание от батареи. Этот процесс занимает обычно менее 10 миллисекунд, что достаточно быстро для большинства бытовых и офисных устройств.

Рабочий процесс

1. Нормальные условия

Оборудование получает питание напрямую от сети.

Батарея ИБП заряжается, поддерживая готовность к использованию.

Инвертор и переключатель находятся в режиме ожидания.

2. Отключение электроэнергии

ИБП обнаруживает отсутствие сетевого напряжения.

Переключатель мгновенно активируется, перенаправляя питание от батареи через инвертор.

Инвертор преобразует постоянный ток от батареи в переменный ток, подавая его на оборудование.

3. Восстановление питания

ИБП автоматически переключается обратно на питание от сети.

Батарея начинает перезаряжаться для будущих сбоев.

Преимущества

Резервные ИБП являются самыми дешевыми среди всех типов ИБП, что делает их популярными для домашнего и офисного использования. ИБП этого типа имеют простую конструкцию, что уменьшает вероятность отказов и облегчает обслуживание. Обычно резервные ИБП имеют небольшие размеры и вес.

Недостатки

Хотя задержка при переключении на батарею минимальна, она может быть недостаточной для крайне чувствительного оборудования, такого как серверы или медицинская техника. Резервные ИБП не обеспечивают стабилизацию напряжения и фильтрацию шумов, что делает их менее эффективными при защите оборудования от всех типов проблем с электроснабжением. Батареи в резервных ИБП обычно имеют небольшую емкость, что ограничивает время работы при отключении электроэнергии.

Области применения

Домашние компьютеры и периферия. Обеспечивают короткое время для сохранения данных и корректного завершения работы.

Офисное оборудование. Поддерживают питание рабочих станций, маршрутизаторов, модемов и другого небольшого офисного оборудования при кратковременных перебоях.

Менее критичные системы. Используются в ситуациях, где кратковременные перебои не приводят к серьезным последствиям.

Резервные ИБП являются хорошим решением для обеспечения минимальной защиты и резервного питания в условиях, где серьезные колебания напряжения и длительные перебои являются редкостью.

Линейно-интерактивные ИБП (Line-interactive UPS)

Линейно-интерактивные ИБП (Line-interactive UPS) представляют собой более продвинутый тип ИБП по сравнению с резервными (Off-line) ИБП. Они не только обеспечивают резервное питание в случае отключения электроэнергии, но и стабилизируют напряжение при его колебаниях, используя автоматический регулятор напряжения (AVR). Это позволяет уменьшить количество переключений на батарею и увеличить срок службы батареи.

Рабочий процесс

1. Нормальные условия

Оборудование получает питание через AVR, который стабилизирует входное напряжение.

Батарея ИБП заряжается, поддерживая готовность к использованию.

Инвертор и переключатель находятся в режиме ожидания.

2. Колебания напряжения

AVR корректирует входное напряжение, повышая или понижая его до допустимого уровня без переключения на батарею. Это уменьшает количество циклов зарядки/разрядки батареи, увеличивая её срок службы.

3. Отключение электроэнергии

ИБП обнаруживает отсутствие сетевого напряжения.

Переключатель мгновенно активируется, перенаправляя питание от батареи через инвертор.

Инвертор преобразует постоянный ток от батареи в переменный ток, подавая его на оборудование.

4. Восстановление питания

ИБП автоматически переключается обратно на питание от сети.

Батарея начинает перезаряжаться для будущих сбоев.

Преимущества

AVR позволяет компенсировать колебания напряжения без переключения на батарею, что обеспечивает стабильное питание для подключенного оборудования. Меньшее количество циклов зарядки/разрядки батареи увеличивает её срок службы. Переключение на батарею происходит практически мгновенно, что обеспечивает надежное питание даже для более чувствительного оборудования. ИБП этого типа могут работать в более широком диапазоне входного напряжения, обеспечивая защиту в условиях нестабильного электроснабжения.

Недостатки

Линейно-интерактивные ИБП обычно дороже резервных ИБП из-за более сложной конструкции и дополнительных функций. Несмотря на стабилизацию напряжения, линейно-интерактивные ИБП не обеспечивают такую же полную защиту от всех видов проблем с электропитанием, как онлайн ИБП.

Области применения

Малые и средние офисы. Поддержка рабочих станций, серверов начального уровня и сетевого оборудования.

Домашние офисы. Защита персональных компьютеров, маршрутизаторов, модемов и другой техники от колебаний напряжения и перебоев.

Системы связи и телекоммуникации. Обеспечение стабильного питания для оборудования, критичного к качеству электропитания.

Линейно-интерактивные ИБП предоставляют сбалансированное решение для обеспечения как резервного питания, так и стабилизации напряжения, что делает их подходящими для многих применений, требующих надежной защиты и стабильного питания.

Онлайн ИБП (Online UPS)

Онлайн ИБП, также известные как ИБП двойного преобразования (Double Conversion UPS), обеспечивают наивысший уровень защиты и стабильности электропитания. Эти устройства постоянно преобразуют входное переменное напряжение в постоянное, а затем снова в переменное, что позволяет полностью изолировать подключенное оборудование от нестабильности внешнего электроснабжения.

Рабочий процесс

1. Нормальные условия

Входящее переменное напряжение поступает на выпрямитель, который преобразует его в постоянное напряжение.

Постоянное напряжение от выпрямителя используется для зарядки батареи и подачи на инвертор.

Инвертор преобразует постоянное напряжение обратно в переменное, которое подается на подключенное оборудование.

Таким образом, подключенное оборудование всегда получает стабильное и чистое переменное напряжение от инвертора.

2. Отключение электроэнергии

В случае отключения внешнего питания батарея немедленно начинает снабжать инвертор энергией. Поскольку инвертор всегда активен, переключение происходит без задержек, и оборудование продолжает получать стабильное питание.

3. Возвращение питания

Внешнее питание снова поступает на выпрямитель, который начинает заряжать батарею и подавать напряжение на инвертор. Процесс происходит плавно и без перебоев для подключенного оборудования.

4. Байпасный режим

В случае необходимости обслуживания или неисправности компонентов системы питание может быть направлено напрямую на нагрузку через байпас, минуя выпрямитель и инвертор.

Преимущества

Постоянная работа инвертора обеспечивает нулевое время переключения на батарею, что важно для критически важного оборудования. Двойное преобразование полностью изолирует подключенное оборудование от всех проблем с внешним электроснабжением, таких как скачки, провалы и шумы. Онлайн ИБП обеспечивают защиту от всех видов проблем с электропитанием, включая колебания частоты и форму волны напряжения. Возможность работы в байпасном режиме обеспечивает дополнительную надежность и удобство обслуживания.

Недостатки

Онлайн ИБП являются самыми дорогими среди всех типов ИБП из-за сложной конструкции и высоких технологий, используемых в их работе. Более сложная конструкция и дополнительные компоненты делают эти ИБП более громоздкими. Постоянная работа инвертора и выпрямителя увеличивает потребление энергии, что может сказаться на эксплуатационных расходах.

Области применения

Критически важные системы. Серверы, дата-центры, медицинское оборудование и другие системы, где любое прерывание питания недопустимо.

Промышленные применения. Оборудование, требующее высокой стабильности электропитания и защиты от всех типов проблем с сетью.

Телекоммуникационные центры. Обеспечение стабильного питания для оборудования связи и сетевых узлов.

Онлайн ИБП являются лучшим выбором для обеспечения максимальной защиты и стабильности электропитания, особенно в условиях, где любая нестабильность или прерывание питания могут привести к серьезным последствиям.

Как выбрать ИБП

Выбор ИБП для домашнего использования требует учета нескольких ключевых факторов, чтобы обеспечить защиту и бесперебойное питание для вашего оборудования.

Мощность и нагрузка

Определите общее потребление электроэнергии ваших устройств. Рассчитайте суммарную мощность всех устройств, которые будут подключены к ИБП (компьютеры, мониторы, роутеры и другие периферийные устройства).

Учтите пиковую нагрузку — ИБП должен обеспечивать мощность, которая может быть выше обычной, например, при запуске устройств.

Время автономной работы

Продолжительность работы от батареи. Определите, как долго вы хотите, чтобы устройства работали от батареи при отключении электроэнергии. Это поможет вам выбрать ИБП с соответствующей емкостью батареи.

Интерфейсы и программное обеспечение

USB или сетевой интерфейс позволяют подключить ИБП к компьютеру для мониторинга и управления. Некоторые ИБП поставляются с ПО, которое позволяет автоматически завершать работу системы при длительном отключении электроэнергии.

Качество и бренд

Выбирайте ИБП от проверенных производителей с хорошей репутацией на рынке. Проверьте условия гарантии и наличие сервисных центров в вашем регионе.

Физические параметры

Размер и вес — убедитесь, что у вас есть достаточно места для установки ИБП. Некоторые ИБП могут быть шумными, особенно при работе от батареи. Учтите это, если ИБП будет располагаться в жилом помещении.