Источники бесперебойного питания (ИБП)

Источник бесперебойного электропитания – это автоматическое устройство, основная функция которого питание нагрузки за счёт энергии аккумуляторных батарей при пропадании сетевого напряжения или выхода его параметров (напряжение, частота) за допустимые пределы. Кроме этого, в зависимости от схемы построения, ИБП корректирует параметры электропитания.

В идеальном случае напряжение питания должно иметь синусоидальную форму, частоту 50 Hz и значение 220 В. В реальной жизни эти условия практически никогда не выполняются, по крайней мере в течение достаточно длительного отрезка времени. Основными видами отклонений являются: подъем напряжения, высоковольтные всплески, провал напряжения, электромагнитные помехи или шумы, изменение частоты, пониженное напряжение, полное отключение.

Различают три схемы построения ИБП: резервный (off-line/standby/back-up UPS), интерактивный (line-interactive) и он-лайн (on-line).

Резервный ИБП. Принцип работы резервного ИБП заключается в питании нагрузки напряжением сети при его наличии и быстром переключении на резервную схему питания (батарея и инвертор) при его пропадании или выхода его параметров (напряжение и частота) за допустимые пределы. Батарея автоматически подзаряжается при работе ИБП от сети. Резервные ИБП способны поддерживать работу ПК в течение 5–10 мин, чего вполне достаточно для корректного завершения сеанса. Типичное время переключения составляет 4 мс. Реальное же – может быть в несколько раз больше при низком входном напряжении или не полностью заряженной батарее. Некоторые производители снабжают устройства этого класса ступенчатым автоматическим регулятором напряжения (booster), построенным на основе автотрансформатора, и относят такие ИБП к линейно-интерактивным, которые описываются ниже. Однако наличие такого регулятора является необходимым, но недостаточным признаком истинного линейно-интерактивного ИБП.

Резервный ИБП используется для питания персональных компьютеров или рабочих станций локальных вычислительных сетей. Практически все недорогие маломощные ИБП, предлагаемые на отечественном рынке, построены по резервной схеме. ИБП резервного типа плохо работают в сетях с низким качеством электропитания: частый переход на батареи не позволяет их своевременно подзаряжать. Кроме этого, каждое переключение подвергает инвертор значительной нагрузке, превращая его в один из самых ненадежных компонентов системы.

Интерактивный ИБП. Принцип работы интерактивного ИБП полностью идентичен резервному, за исключением ступенчатой стабилизации выходного напряжения посредством коммутации обмоток автотрансформатора. Типичное время переключения нагрузки на питание от батареи составляет 2 мс. Эта технология довольно эффективна при плохом качестве питания. Интерактивный ИБП используется для питания персональных компьютеров, рабочих станций и файловых серверов локальных вычислительных сетей, офисного и другого оборудования, критичного к неполадкам в электросети.

On-line ИБП. В соответствии с определением основным источником питания для нагрузки при использовании ИБП, базирующихся на технологии on-line, является преобразователь. Эти ИБП полностью регенерируют входное напряжение из электросети, выполняя сперва преобразование переменного тока в постоянный, а затем постоянного в переменный (double conversion – двойное преобразование), и обеспечивают, таким образом, практически идеальное питание. Поскольку батарея постоянно подключена к преобразователю, в этих ИБП отсутствуют переключатель (вот она, непрерывность) и, соответственно, все переходные процессы, вызываемые процедурой переключения с основного источника на резервный и обратно. К тому же ИБП непрерывного действия полностью изолируют нагрузку от входного напряжения, создавая тем самым очень благоприятный режим для подключенной аппаратуры. Даже при значительных отклонениях параметров входного напряжения от нормы эти устройства обеспечивают на выходе номинальное напряжение в пределах ± 3% и высококачественную аппроксимацию синусоиды с помощью широтно-импульсной модуляции.

On-line ИБП используется для питания файловых серверов и рабочих станций локальных вычислительных сетей, а также любого другого оборудования, предъявляющего повышенные требования к качеству сетевого электропитания. Для увеличения времени работы в аварийном режиме многие продукты этого класса позволяют подключать внешние батареи. Практически во всех устройствах данного класса существует обходная цепь (bypass – шунт), с помощью которой в случае отказа какого-либо компонента ИБП нагрузку можно подключить прямо к силовой сети. Считается, что архитектура on-line на сегодняшний день является наиболее совершенным решением, практически полностью защищающим нагрузку от нарушений режима электропитания.

Существуют как управляемые, так и неуправляемые ИБП. Резервные ИБП как наиболее простые и дешевые, как правило, являются неуправляемыми. Интерактивные и он-лайн ИБП обычно являются управляемыми. Под термином управляемый предполагается, что ИБП имеет определенные электрические схемы для обеспечения взаимодействия с управляющим устройством (компьютер) по какому-либо интерфейсу. Управление может производится по COM-порту, по USB, по протоколу SNMP, используя сеть. Для управления ИБП и мониторинга параметров питания существует специальное программное обеспечение. Типичными возможностями его являются следующие:

· Автоматический shutdown. Безопасный автоматический shutdown сетевых серверов и отдельных систем происходит корректным образом, с полным сохранением всей информации на жестком диске вне зависимости от того, находится ли оператор в этот момент на рабочем месте.

· Автоматическая перезагрузка. Для перезагрузки вашей системы после возвращения напряжения сети в нормальный режим оператор не требуется.

· Оповещение о перебоях в сети администратора/пользователя. У вас есть возможность выбрать, кто будет получать уведомления о перебоях в сети и в каком объеме. Администраторы могут оповещаться независимо от пользователей, что даст им возможность принять меры еще до того, как пользователь узнает о возникновении проблемы.

· Запуск конфигурируемых командных файлов. Возможность запуска на выполнение любого исполняемого файла в ответ на перебои в сети гарантирует, что такие приложения, как базы данных, могут быть закрыты корректно, следовательно, они будут готовы к немедленной работе после возвращения напряжения в сети.

· Режим сохранения батарей UPS. Если UPS отключает сервер, но не может выключить собственную выходную линию, сервер будет продолжать истощать батареи UPS до их полной разрядки. Если после этого питание вернется, а затем снова быстро исчезнет, исчерпанный UPS уже не сможет поддержать присоединенное оборудование.

· Отключение множественных серверов. Обеспечивается shutdown нескольких серверов для пользователей, желающих присоединить более чем один сервер к одному прибору UPS (только NetWare). Плюс к этому Share-UPS фирмы APC обеспечивает shutdown до восьми серверов различных операционных систем.

· Проводимое по графику самотестирование UPS. При помощи программно-управляемого тестирования UPS вы получаете автоматическое предупреждение о необходимости замены батарей или специального обслуживания UPS.

· Предупреждение о необходимости замены батарей. Вы автоматически получаете сигнал о возможных проблемах, поэтому израсходованные батареи могут быть заменены до их полного выхода из строя.

· Графическое изображение состояния UPS в реальном времени. Проводится проверка важнейших рабочих параметров, таких как состояние UPS, время работы батарей, мощность нагрузки и напряжение для определения качества состояния UPS в текущий момент

· Время работы батарей. Пользователь имеет возможность быстро выяснить остающееся время работы (в минутах или % от емкости батарей) с целью определения момента отключения.

· Регистрация событий в сети с UPS. Изменения состояния UPS, неисправности электросети и проблемы с внешними условиями могут быть зафиксированы как в стандартном протоколе ошибок сервера, так и в специальном файле регистрации событий в сети электропитания.

· Пэйджинг и электронная почта для решения проблем с UPS/электропитанием. Обеспечивает передачу предупреждений о локальных или удаленных проблемах даже в тех случаях, когда вы далеки от своего офиса.

· Дистанционное управление с рабочей станции. Вы можете просмотреть всю локальную сеть и установить внутренние параметры или получить сведения о состоянии любого UPS данной локальной сети с рабочей станции. PowerChute Plus имеет свой собственный защитный пароль, так что зарегистрированные пользователи могут контролировать и управлять питанием UPS и электросети, не имея статуса администратора сети.

· Программно-задаваемые параметры UPS. Пользователи могут настраивать UPS путем установки внутренних параметров UPS на расстоянии посредством PowerChute Plus. При этом отпадает необходимость в работе специальных операторов на местах, меняющих значения параметров UPS при помощи переключателей на управляющей панели прибора.

· График произведения shut-down/перезагрузки UPS. PowerChute Plus предоставляет вам возможность автоматического произведения shutdown системы в те моменты, когда она не нужна (ночью или в выходной день), и затем перезагрузки ее перед началом нового рабочего дня. Эта возможность обеспечивает дополнительную сохранность системы и снижение платы за электроэнергию на величину до 76% при условии 40-часовой рабочей недели.