Выбор ИБП в зависимости от ваших задач

Для обеспечения заданного качества электропитания нагрузки при неполадках во входной сети за счет энергии аккумуляторов, были изобретены источники бесперебойного питания, или ИБП. Сегодня моделей этих устройств огромное количество, все они предлагают надежную защиту, и задача потребителя  –  правильно выбрать необходимое оборудование.

В этом вопросе рассматривается несколько показателей, на которые необходимо обратить внимание при изучении технической спецификации ИБП: тип питания, топология, мощность, напряжение, время автономой работы, размеры помещения, типы входных разъемов и наличие резервного генератора, масштабируемость.

Следует начать с того, что по типу питания ИБП бывают однофазные и трехфазные. В то время как однофазный тип в большей мере характерен для домашнего оборудования и его напряжение составляет 220–230 В переменного тока, трехфазное питание уже представляет собой три однофазных сигнала со сдвигом на угол в 120 градусов. Являясь наиболее эффективным для передачи электроэнергии на большие расстояния, трехфазное напряжение разработано для повышения эффективности работы промышленного оборудования.

Насчитывают девять наиболее распространенных проблем с электропитанием: это пропадание, провал, всплеск напряжения, пониженное и повышенное напряжение, сбои, связанные с переходными процессами при коммутации, отклонения частоты, электромагнитные и радиочастотные помехи и нелинейные искажения напряжения. Существует широкий выбор решений для защиты от различных проблем в энергоснабжении, основанный на ИБП трех топологий:

Топология offline – предназначена для защиты ПК от пропадания, провалов и всплесков напряжения. Одной из недавно появившихся моделей в этой топологии является ИБП Eaton 3S. В случае отключения напряжения или колебания сетевого напряжение ИБП обеспечивает нагрузке стабильное питание за счет ресурсов аккумулятора, при этом переключение происходит в среднем через 10 мс.

Линейно-интерактивная топология – применяется уже для защиты корпоративных сетей и IT-систем от пропадания напряжения, провалов и всплесков, пониженного и повышенного напряжения. Для этих целей отлично подходит модель ИБП Eaton 5PX. При нормальном режиме линейно-интерактивный ИБП управляется с помощью микропроцессора, который выполняет мониторинг качества сетевого напряжения и реагирует на любые его изменения, поэтому главным его преимуществом является то, что перед тем как переключиться на аккумулятор, ИБП пытается скорректировать выходное напряжение в случае его повышения или понижения во входной сети. Для ИБП линейно-интерактивной топологии время переключения на аккумулятор уже составляет 2–4 мс.

Топология двойного преобразования – предназначена для непрерывной защиты критически важного оборудования от всех девяти проблем с электропитанием. Поэтому время переключения у этой топологии нулевое. В результате обеспечивается непрерывная регулировка входного напряжения и возможность производить сервисное обслуживание или ремонт не прерывая питания нагрузки. Питание генерируется конвертацией переменного тока в постоянный и обратно. Такой ИБП совместим с любой нагрузкой, поскольку исключает пагубное воздействие сбоев электропитания при переходе ИБП на работу аккумулятора и обратно. Примером такого ИБП является недавно разработанный Eaton 9130, который также имеет модификацию для морского применения и может быть использован для защиты бортовых компьютерных систем в судоходстве и морской нефтедобыче.

Следующей важной особенностью при выборе оборудования является мощность ИБП. Она должна в полтора раза превышать суммарную мощность потребления защищаемого оборудования и для современного компьютера составляет до 500 ВА. При этом с увеличением количества используемого оборудования у нас дома, разработчики ИБП также стремятся увеличить возможности ИБП. Поэтому модель ИБП Eaton 3S уже сегодня предлагает активным пользователям домашнего оборудования мощность 550–700 ВА. Для оборудования линейно-интерактивной топологии диапазон мощности уже значительно возрастает и варьируется от 0,5 до 3 кВА. А мощность ИБП промышленного назначения может достигать до 1100 кВА.

Значительное внимание уделяется времени автономной работы ИБП. В то время как для спокойного сохранения необходимых документов и выключения компьютера в зависимости от уровня нагрузки вам предлагают от 3 до 8 минут, то для защиты ЦОД, банковских приложений, систем управления зданиями ИБП двойного преобразования должны поддерживать питание до 4 часов. В конечном итоге, время резервирования в каждом отдельном случае зависит от мощности ИБП и защищаемого оборудования. При этом установка дополнительных батарей, соответственно, увеличивает время резервирования, что чрезвычайно важно для автоматического закрытия очень сложных систем.

Резервное электроснабжение необходимо в случаях перебоев с электропитанием для обеспечения работы всех или особо важных потребителей. Оно вводит новое звено в цепочку оборудования. Поэтому при пропадании электричества система начинает работать от аккумуляторной батареи, затем запускается резервный генератор.

При этом имеется много возможностей для модернизации системы бесперебойного питания, поэтому при выборе устройства важно продумать все заранее. Например, для ИБП компании Eaton существует возможность недорого наращивания мощности в будущем. В зависимости от моделей это может быть и простая прошивка внутреннего ПО, и доустановка модулей или параллельное подключение дополнительных ИБП. Эта возможность представляет собой лучший выбор для долгосрочных вложений.

Но, возвращаясь к выбору ИБП, сегодня необходимо не забывать о еще нескольких особенностях. Так, форма ИБП и габариты также могут варьироваться: настольные и вертикальные, для установки в стойку и др. При этом если ИБП для персональных компьютеров могут  легко разместиться под письменным столом, то ИБП для ЦОД представляют собой уже целые шкафы, устанавливаемые в отдельных помещениях. Кроме того, существуют различные типы входных и выходных разъемов. Эта особенность, как и другие, прописываeтся в технической спецификации ИБП и также зависит от необходимого назначения.

Важно также знать, что современные разработчики не останавливаются на возможностях только ИБП и появляются технологии, которые также могут помочь защите вашего оборудования. С момента получения своего первого патента в 1962 г., Eaton занимается разработкой инновационных технических решений в сфере защиты электропитания. На сегодняшний день компанией был разработан ряд технологий, которые позволяют увеличить производительность ИБП, например, система энергосбережения (ESS), технология Hot Sync, технология ABM и многие другие.

Технология ESS позволила существенно увеличить КПД источников бесперебойного питания последнего поколения – до 99%, то есть свести потери внутри самого устройства к минимуму. ESS позволяет ИБП работать в трех различных режимах: «максимальное энергосбережение» (Energy Saver); «двойное преобразование» (Double Conversion) и «работа от батарей» (Battery Backup). При этом пользователь, исходя из особенностей имеющегося у него оборудования, может самостоятельно менять уровни входного напряжения, при которых происходит автоматическое переключение между этими тремя режимами. Время переключения между данными режимами составляет менее 2 мс, что на порядок ниже аналогичной величины, достигаемой без применения технологии ESS.

Технология Hot Sync – представляет собой технологию параллельной работы, позволяющую создать максимальную защиту, увеличив количество ИБП, питающих нагрузку. В случае отказа одного из них неисправный источник отключается от системы и нагрузка равномерно распределяется между оставшимися. Очень часто похожие системы предполагают наличие общего блока управления, который имеет недостаток выхода всей параллельной системы при неисправности блока. В отличие от них, технология Hot Sync исключает недостаток традиционных параллельных систем (точку отказа): все источники могут работать в параллель и абсолютно синхронно питать единую нагрузку при отсутствии каких-либо управляющих кабелей между ними.

Технология ABM обращает внимание уже на другой важный аспект работы оборудования и оптимизирует режим заряда батарей, предупреждая их преждевременный износ. Как известно, надежность ИБП во многом зависит от срока службы его батарей. Поскольку аккумуляторы являются электрохимическими компонентами, их производительность со временем снижается, т.к. использование традиционного метода заряда приводит к ускорению процесса коррозии пластин и пересыханию электролита. Технология ABM — принципиально новый интеллектуальный подход к этому вопросу. ABM исключает перезаряд батарей, предотвращая их преждевременный износ. С помощью ABM пользователь непрерывно отслеживает состояние аккумуляторов и заблаговременно (за 60 дней) получает предупреждение об окончании срока их службы. Современные возможности позволяют применять эту технологию в устройствах мощностью до 1100 кВА.

В то время как суша ставит предсказуемые задачи для разработчиков, то в судоходстве и морской нефтедобыче требуется уже учитывать много новых особенностей, и здесь компания Eaton обладает 40-летним опытoм поставок систем бесперебойного питания.

При выборе ИБП для морского применения необходимо учитывать следующие моменты. Во-первых, уникальную схему разводки питания, т.к. на борту судна или морского нефтяного месторождения схема не заземленная и устанавливает отличные от суши требования. Во-вторых, судно постоянно подвергается вибрациям, ударным нагрузкам и экстремальным изменениям крена и температуры. Третья проблема представлена ограниченным пространством: оборудование защиты электропитания необходимо вместить на небольшом участке. В-четвертых, все оборудование, защищающее системы безопасности, и системы, имеющие отношение к поддержке маршрута, такое как навигационное и аварийное питание, должно соответствовать требованиям международной классификации.

В результате были созданы ИБП для морского применения, обладающие всеми перечисленными особенностями и использующие топологию двойного преобразования для защиты оборудования. ИБП встроены в один шкаф, который вмещает все электронные устройства и позволяет управлять всей системой как одним интегрированным устройством. Помимо более высокой надежности такая конструкция обеспечивает экономию места. При этом, интересно то, что морские и судовые ИБП имеют глобальную техническую платформу, аналогичную применяемой в стандартных ИБП Eaton, что дает значительные преимущества, поэтому производить обновление или улучшение продукта значительно проще. Например, в модели Eaton 9130 использование технологогии АВМ позволяет значительно увеличить срок эксплуатации аккумулятора и повысить его надежность. Благодаря номиналу мощности 1, 2 и 3 кВА ИБП идеально подходит для питания таких бортовых приборов, как регистраторы данных рейса, оборудование ходового мостика, навигационные и компьютерные системы, а также система автоматизации. Кроме того, ИБП оснащен журналом регистрации событий и многоязычным пользовательским интерфейсом с ЖК-монитором, который облегчает процесс управления и контроля системы. Благодаря разнообразным опциям конфигурации ИБП Eaton 9130 подходит для различных условий эксплуатации.

Oasis of the Seas

Например, самый крупный пассажирский лайнер в мире, образец новейших достижений в области судостроения Oasis of the Seas. Его водоизмещение 225 000 тонн брутто, он способен разместить свыше 8000 пассажиров на своем борту. Для защиты его оборудования компания Eaton поставила свыше 20 ИБП с топологией двойного преобразования напряжения. Беспрецедентный размер судна и ряд высокотехнологичных устройств поставили перед компанией сложную задачу, но Eaton удалось найти решения для обеспечения безопасности судна и всех приборов, имеющих отношение к навигации, а также для коммерческих устройств, для зоны развлечения на борту судна. Наиболее важное коммерческое оборудование на борту судна защищено двумя ИБП модели 9395. Кроме того, впервые именно на лайнере был реализован морской вариант технологии системы сохранения энергии (ESS), обеспечивающий ИБП достижение наивысшего в секторе коэффициента полезного действия, равного 99%. Грамотное применение оборудование и технологий на борту судна обеспечивает ежегодную экономию десятков тысяч долларов США.