Качество электрической энергии в сетях всегда непредсказуемо. Удары молнии, аварии на трансформаторных подстанциях, пиковые нагрузки — всё это может вызвать перепады напряжения достаточно сильные для того, чтобы повредить чувствительную электронику. Даже незначительные проблемы в сетях способны привести к отключению компьютеров и потере важной информации. Задача источников бесперебойного питания — защитить оборудование от подобных рисков.
Проблемы в электрических сетях
Потери в качестве поставляемой электроэнергии обусловлено не обязательно природными катаклизмами и авариями. Стабильность напряжения и его параметров зависит не только от состояния сетей, но и от потребителей энергии. Это особенно актуально для промышленных районов, где сконцентрировано большое количество мощного оборудования, работа которого может ощутимо сказываться на качестве электроэнергии в сети. Ежедневные скачки напряжения, искажения частоты и амплитуды могут губительно сказываться на компьютерах и работе программного обеспечения. Основные проблемы в электрических сетях:
- Резкие скачки напряжения. Могут длиться всего несколько миллисекунд. Наиболее частые причины — аварии на ЛЭП и удары молний во время грозы.
Отключения. Обычно связаны с перегрузками в сетях, авариями и ремонтными работами.- Короткие повышения напряжения. Возникают во время отключения больших нагрузок, таких как коммерческие кондиционеры и промышленные двигатели.
- Длительные снижения напряжения. Связаны с подключением больших электрических нагрузок. Могут быть сезонными, например, вызванными с использованием бытовых кондиционеров в летние месяцы.
- Загрязнение энергии. Следствие электромагнитных и радиочастотных помех, вызванных с работой такого оборудования, как сварочные аппараты, лампы дневного света, мощные коммутаторы. Подобные устройства способны искажать синусоиду переменного тока.
Важность защиты
Несмотря на постоянную работу производителей над надёжностью своей техники, компьютеры были и остаются сложными и требовательными к качеству электропитания устройствами. Неожиданный сбой в сети способен привести к аварийному выключению без сохранения текущих данных. Даже если утерянную информацию и возможно восстановить, такая случайность повлечёт за собой потерю времени, сил и может стоить недёшево.
Перебои с питанием — это не только проблемы с сохранением текущих данных, но и риски повреждения оборудования или программного обеспечения. Существует целый ряд ситуаций, когда прерывание питания способно привести к необратимым последствиям. Таким примером может быть процесс записи на жёсткий диск. Сбой питания во время дефрагментации или форматирования может привести не только к утрате обрабатываемой информации, но и к физическим повреждениям накопителя с потерей всего, что хранилось на нём.
Жёсткий диск не единственный чувствительный к качеству питания компонент. Весь компьютер насыщен связанными друг с другом колебательными контурами.
Несмотря на то что подобные события статистически маловероятны, во время сбоев в питании всегда есть риски индуцирования катушками токов, способных повредить компьютер.
Худшие опасности, связанные с качеством питания, проявляются не сразу. К таким угрозам для работы электроники можно отнести длительное перенапряжение или пониженное напряжение (менее 207 В и более 253 В). У компьютеров, работающих в таких условиях, резко сокращается ресурс, прежде всего от перегрева, поскольку их компоненты рассчитаны на другое рабочее напряжение.
Устройство и типы ИБП
Блок бесперебойного питания для компьютера, или УПС (акроним от английского Uninterruptible Power Supply), предназначен для автоматического обеспечения аварийного энергоснабжения без задержек или переходных процессов в случае прерывания напряжения или недопустимого качества электроэнергии в сети. Эти устройства также способны фильтровать или регулировать питание до его поступления к нагрузке.
Бесперебойник для ПК не предназначен обеспечивать работу компьютера длительный срок, его задача — поддержать функционирование устройства на протяжении времени, достаточного для сохранения данных и корректного завершения работы. В основном ИБП (источники бесперебойного питания) состоят из следующих компонентов:
- Выпрямитель. Его функция — преобразование переменного тока в постоянный, который будет использован для зарядки аккумулятора и подан на инвертор.
- Аккумулятор. Используется для хранения резервной энергии на случай отказа основного питания.
- Инвертор. Выполняет работу, обратную выпрямителю: преобразует входящий постоянный ток в переменный для использования его нагрузкой. На выходе инвертора — синусоида с постоянной частотой и амплитудой.
- Контактор. Автоматический переключатель или трансформаторное реле необходимо для изменения цепи при смене источника напряжения. От этого компонента требуется очень короткое время реакции, как правило, используются переключатели с лагом около 10 миллисекунд.
Самый простой и распространённый способ решить большинство проблем с качеством электроэнергии — подключать компьютер через реле напряжения или устройство защиты.
Эти недорогие приборы способны автоматически корректировать изменения входного напряжения и служить фильтром наводок и искажений. В отличие от этих устройств, работа бесперебойника питания основана на использовании аккумулятора для решения многих задач. Примерно таким же образом батарея ноутбука служит сетевым фильтром и альтернативным источником энергии одновременно. Основные виды ИБП:
Резервного типа. Это самые простые и недорогие системы, обеспечивающие только базовую защиту. В нормальном режиме они передают питание от сети непосредственно к нагрузке и поддерживают зарядку аккумулятора. Если автоматика ИБП обнаруживает понижение напряжения, она включает инвертор для поддержания работы оборудования с помощью батареи. Эти устройства относительно медлительны, задержка между потерей сети и запуском инвертора может быть достаточно длительной для нарушения работы чувствительных к перепадам нагрузок. Подобная конструкция ИБП обычно не обеспечивает полную защиту от перепадов напряжения, но эффективно работает в качестве фильтра электрических помех.- Интерактивного типа. Похожи на резервные, но используют трансформатор для ступенчатой стабилизации напряжения. Обеспечивает более быстрое переключение на резервное питание, чем ИБП простейшего типа.
- С двойным преобразованием. Разработаны для обеспечения мгновенного переключения на резервное питание. В таком типе бесперебойника инвертор включён постоянно, и нагрузка питается только от него. Своё название такой тип ИБП получил благодаря тому, что для работы преобразует переменный ток в постоянный в цепи заряда батареи и, наоборот, на выходе для подключения нагрузки. Такие системы обычно обеспечивают полную защиту питания от любых перепадов, но, как правило, потребляют на свою работу немало энергии, склонны к нагреву и недешевы.
Особенности выбора
Выбрать ИБП для компьютера будет несложно, если знать основные параметры, по которым эти устройства отличаются друг от друга по назначению. Первый, и главный критерий, с которым следует определиться — планируемая потребляемая мощность подключаемых устройств. Если последние нуждаются в большем количестве энергии, чем УПС способен генерировать, они не смогут включиться даже в случае полной зарядки батареи бесперебойника.
Следующий параметр, влияющий на выбор, — длительность аварийной работы. Зачастую достаточно бесперебойника, способного генерировать напряжение несколько минут после отключения. Это время, необходимое для завершения работы компьютера должным образом и сохранения информации. Если требуются устройства, способные генерировать напряжение длительное время после отключения, следует иметь в виду, что стоят они значительно дороже.
Большинство бесперебойников оснащены такими функциями, как уведомление о работе батареи, набором ПО и возможностью подключения по USB для точной настройки. Самые сложные из них комплектуются полноценной индикацией о заряде батареи и о прогнозируемом времени её автономной работы, а также возможностью «горячей» замены аккумуляторов. Большинство потребителей не нуждается в таких опциях, но знание о них и знакомство с особенностями каждой модели может оказаться важным для выбора.
Бесперебойники служат до тех пор, пока сохраняет свои свойства встроенный аккумулятор. Как правило, этот срок не превышает двух-трёх лет. Причина в том, что батареи стареют быстрее, если работают в условиях полной зарядки. Поэтому гарантийный срок на ИБП не превышает трёх лет за редкими исключениями.
Надёжность резервного аккумулятора — важный критерий при выборе УПС.
Большинство опасностей, от которых может защитить современный блок бесперебойного питания, маловероятны. Но если в сеть включено дорогостоящее оборудование или нарушение его работы может привести к серьёзным последствиям, приобретение ИБП будет далеко не лишней инвестицией. В этом случае первый же серьёзный скачок напряжения окупает стоимость защиты.
