Источники бесперебойного питания — какие бывают и как выбрать?

При частых перебоях электрической сети дома или в офисе источники бесперебойного питания оказываются незаменимыми помощниками. В случае отключения электричества они продолжают питать электронику от встроенной батареи, не позволяя ей резко отключиться. Обычно ИБП хватает на 10–15 минут работы «без розетки» — этого достаточно, чтобы сохранить важные документы и правильно завершить работу системы.

Но ИБП полезны не только для компьютеров — бесперебойники используются везде, где резкое отключение питания не рекомендуется или, вообще, противопоказано. Например, в системах видеонаблюдения или умного дома, а также для отопительных систем и комплексов безопасности.

Для разных задач существуют разные источники бесперебойного питания. Некоторые подходят только в качестве резервного питания, а другие могут стабилизировать напряжение и защищать оборудование от перепадов в сети.

• Каких типов бывают ИБП
• Основные характеристики ИБП
• Как рассчитать мощность ИБП
• Какую технику можно подключать к ИБП?
• ИБП, стабилизатор или все вместе?
• Часто задаваемые вопросы
• Кратко: как выбрать ИБП

Каких типов бывают ИБП

За последние годы бесперебойники стали компактнее и доступнее, но конструктивно никак не изменились. Это все те же «коробочки» с аккумулятором и электроникой, которая может выполнять роль автоматического переключателя резервного питания, работать как стабилизатор и даже соединяться с компьютером для обмена данными о работе ИБП.

В зависимости от топологии электронной обвязки зависит специфика работы источника питания. Существует три типа ИБП: оффлайн, линейно-интерактивные и онлайн.

Оффлайн или резервные. Это самый простой тип источников питания, у которых есть аккумулятор, а также базовая электрическая схема. При отключении питания резервный ИБП просто переводит технику на работу от встроенной батареи. Такой тип защищает не столько от перепадов напряжения, сколько от внезапного отключения электроэнергии.

Еще один недостаток оффлайн-ИБП — длительное время перевода на питание от батареи. Обычно это от 6 до 20 мс, что для некоторой чувствительной техники существенно. 

Оффлайн ИБП предназначен для домашнего применения и не подходит для работы с промышленной техникой, которая имеет асинхронные и инверторные двигатели. Это сильно ограничивает область применяемости такого типа источников.

Линейно-интерактивные. Это тоже резервные ИБП, в конструкцию которых добавлен стабилизатор. Как понятно из названия, такой компонент позволяет удерживать напряжение в допустимых пределах при его сильных колебаниях. Диапазон входных токов, при которых бесперебойник не будет переключаться на батарею, у таких источников шире. Так что они не только защищают электронику от опасных всплесков в сети, но и экономят ресурс аккумулятора.

Такие ИБП подходят для использования в загородных домах или на дачах, где напряжение сильно колеблется. Но и в обычных условиях линейно-интерактивные модели лишними не будут — они немного дороже, при этом не требуют частой замены аккумулятора. Так что на протяжении всего срока службы устройства переплаченная сумма будет оправдана.

Линейно-интерактивные ИБП применяются в тех же задачах, что и резервные. Их существенное отличие — стабильный ток на выходе. Они годятся для аварийного питания ПК, роутеров, систем охраны и видеонаблюдения.

Онлайн или с двойным преобразованием. В таких ИБП переменный ток сначала преобразуется в постоянный, а потом обратно в переменный, но уже с идеальной частотой, формой и напряжением. Это и есть двойное преобразование. Аккумулятор постоянно включен в цепь, поэтому у онлайн-ИБП в принципе нет задержки при переходе на автономное питание. 

Источники бесперебойного питания с двойным преобразованием дороже обычных ИБП, поэтому используются только в профессиональных задачах. Например, там, где отключение электроэнергии может привести к серьезным последствиям, а качество напряжения и скорость перехода на автономное питание имеет первостепенное значение — в серверных комнатах, дата-центрах или в медицине.

Основные характеристики ИБП

Источники бесперебойного питания отличаются не только топологией, но и другими параметрами. Например, у них есть два типа мощности, разные показатели автономной работы и скорости переключения с розетки на батарею, а также другие характеристики.

Мощность. Это спецификация, на которую стоит ориентироваться при выборе ИБП в первую очередь. Здесь все просто — чем выше полезная или активная мощность бесперебойника, тем больше приборов можно будет от него запитать. Такая мощность измеряется в ваттах.

Часто производители указывают вместо нее другой параметр — полную выходную мощность, которая измеряется в вольт-амперах (ВА). Это не то же самое. Лучше уточнить мощность в ваттах, но, если ее не указали, можно разделить полную на 0,7. Должно получиться примерное значение. 

Емкость аккумулятора. Это еще один важный параметр, который измеряется в ампер-часах и определяет продолжительность работы ИБП. Чем больше емкость аккумулятора, тем дольше бесперебойник сможет работать без электричества. Эта характеристика, а также примерное время автономной работы в минутах обычно указываются в спецификациях к устройству.

Некоторые ИБП способны продержаться до 5 минут при нагрузке в 500 Вт и до 15 минут при нагрузке в 100 Вт. Этого с запасом хватит, чтобы завершить работу на компьютере и выключить систему. Однако в серверных условиях или для работы отопительной автоматики этого будет очень мало. Поэтому для критической инфраструктуры лучше использовать модели с большим количеством АКБ и/или внешними аккумуляторами (онлайн топология).

Скорость переключения. При отключении внешнего питания ИБП нужно время для того, чтобы автоматика успела перевести питание с «розетки» на аккумулятор. Моделям резервного типа на это требуется до 20 мс, линейно-интерактивные переключаются не дольше 10 мс, а онлайн-модели делают это мгновенно.

Для компьютеров 20 мс — это не критично, но для чувствительной электроники может быть много даже 8–10 мс. В этом плане ИБП с двойным преобразованием являются в своем роде незаменимыми.

Чистота синусоиды. В российских розетках переменный ток имеет частоту 50 Гц — то есть, 50 раз в секунду меняет направление. Поэтому его и называют переменным. Если рассмотреть напряжение на графике, то оно будет выглядеть как идеальная синусоида — это чистый сигнал. Однако бывает и «грязный» — его называют меандром. Такой ток тоже меняет свое направление 50 раз в секунду, но делает это не плавно, а ступенчато.

На выходе из резервных и некоторых линейно-интерактивных ИБП как раз получается сигнал в виде меандра. Он подходит для компьютерной электроники, но противопоказан чувствительной к форме сигнала технике и оборудованию с электродвигателями. Например, для газовых котлов, холодильников, стиральных машин, насосов, пылесосов и нагревательных приборов лучше покупать ИБП с двойным преобразованием или линейно-интерактивных с чистым синусом, у которых на выходе получается идеальная синусоида.

Тип батареи. Источники бесперебойного питания могут отличаться типом аккумуляторов. В большинстве моделей используются свинцово-кислотные батареи, но в последнее время на рынке начинают появляться и модели с литий-ионными АКБ. Первые дешевле, но менее долговечны, а вторые дороже, но надежнее, потому что обладают большим количеством циклов заряда/разряда.

ИБП с таким типом батарей оказываются примерно в 2-3 раза дороже, так как в них используется более сложная электронная начинка — например, цифровые контроллеры для аккумуляторов, а также зарядные модули с точной регулировкой тока. Поэтому литий-ионные модели пока только покоряют рынок, начиная с сегмента трехфазных устройств.

Разъемы для подключения. Бесперебойники в зависимости от модели могут комплектоваться разными типами розеток для подключения периферии. Это могут быть привычные евророзетки, а также компьютерные разъемы или клеммные соединения. Чаще всего в продаже встречаются первые два варианта.

Помимо силовых разъемов в ИБП бывают и другие соединения — например, USB-порты для управления бесперебойником с помощью программы на компьютере. 

Как рассчитать мощность ИБП

Слишком слабый бесперебойник будет уходить в защиту при превышении заявленной мощности, но и переплачивать за слишком мощный ИБП тоже не стоит. Поэтому перед выбором устройства нужно определиться, какую именно технику наш ИБП будет питать.

Например, среднего бесперебойника мощностью 400–500 Вт хватит для одновременной работы большого телевизора, игровой приставки, а также настольной светодиодной лампы. Чтобы рассчитать мощность под свои задачи, необходимо сложить энергопотребление всей электроники и сравнить ее с номиналом ИБП. Например, у нас есть такие потребители:

• Системный блок домашнего ПК — 250 Вт;
• Монитор — 60 Вт;
• Смартфон на быстрой зарядке — 60 Вт.

Совокупная мощность потребителей в этой связке составляет около 370 Вт.  Добавляем запас 25% — получается, для таких задач подойдет ИБП мощностью до 500 Вт. Выбирать в таком сценарии более мощную систему не стоит — вы просто переплатите, а еще вместо компактной и легкой модели получите тяжелый и габаритный коробок.

Если вы хотите запитать от ИБП холодильник или другую крупную бытовую технику, то такой метод подбора не подойдет. Дело в том, что компрессор холодильника, двигатель стиральной машины и даже мотор обычного вентилятора имеют высокие пусковые токи. А мы помним, что при постоянном напряжении сила тока напрямую влияет на мощность. То есть ИБП должен «потянуть» не только питание, но и кратковременную перегрузку по току. 

Если вы подбираете ИБП, например, для котла, который потребляет 200 Вт и циркуляционного насоса (50 Вт), умножайте номинальную мощность на 1,25. То есть вам понадобится ИБП на 250 Вт с учетом запаса. 

Какую технику можно подключать к ИБП?

Источники бесперебойного питания выдают стандартный ток с напряжением 220/230 В, от которого может работать любая техника. Главное, соблюдать два условия — не превышать номинальную мощность бесперебойника и разбираться, какой тип ИБП подходит для подключаемой электроники.

Обычные резервные ИБП без проблем функционируют в паре с компьютерами, телевизорами, мониторами, роутерами, ТВ-приставками и другой электроникой. Однако к ним нельзя подключать холодильники, микроволновки, стиральные машины, фены и другую бытовую технику. Также они не предназначены для питания автоматики газовых котлов и циркуляционных насосов. То же самое касается линейно-интерактивных бесперебойников.

Устройства, перечисленные выше, а также оборудованные асинхронными электродвигателями, нужно подключать к источникам бесперебойного питания с двойным преобразованием. Такие ИБП выдают максимально ровную синусоиду, что гарантирует нормальную работу техники.

ИБП, стабилизатор или все вместе?

Если рассматривать источники бесперебойного питания только как метод защиты дорогостоящей электроники и сложного оборудования от перепадов напряжения и других проблем в сети, то ИБП — не лучший выбор.

С задачей фильтрации и выравнивания тока гораздо лучше справляются специально предназначенные для этого устройства — стабилизаторы. У них гораздо шире диапазон входного напряжения, а также более высокая точность стабилизации. Да и мощность они «переваривают» немаленькую — если ИБП от 3 кВт и выше являются промышленными, то домашние стабилизаторы вытягивают на себе до 15 кВт и больше, а стоят при этом порядка 30 тысяч рублей.

Тем не менее, в своей весовой категории источники бесперебойного питания незаменимы, потому что ни стабилизатор, ни мощная подстанция прямо возле дома ничем не смогут помочь во время отключения электроэнергии. В то время как в доме все обесточится, техника, подключенная к ИБП, продолжит функционировать без последствий. Это важно, если на объекте работает видеонаблюдение, а также подключены устройства умного дома и различные модули безопасности — например, домофон или электрозамок.

В таком случае идеальная схема выглядит так — на вводе устанавливается мощный стабилизатор, а уже «за ним» каждая экосистема подключается через подходящий ИБП. Если планируется подключение только линейно-интерактивного или онлайн ИБП, можно обойтись без стабилизатора: он уже есть в самих источниках. При такой схеме напряжение всегда будет максимально стабильным, а важное оборудование не выключится в случае полного обесточивания. Эту связку можно дополнить генератором — ИБП как раз продержатся 10–15 минут, за это время вы успеете запустить генератор даже вручную.

Часто задаваемые вопросы

Какие устройства в квартире и загородном доме принципиально важно оснащать ИБП?
Оснащать ИБП можно любую технику и электронику. Главное, чтобы бесперебойник подходил по типу и мощности.

Можно ли использовать с ИБП автомобильный аккумулятор?
Чисто теоретически — да. Но аккумуляторы, которые используются в ИБП, имеют другую структуру и оптимальны именно для своих задач. Например, им не нужно обеспечивать большие пусковые токи, как в автомобильных ИБП. Производители бесперебойников рекомендуют использовать только те батареи, которые предназначены для ИБП. 

Каков срок службы ИБП?
Срок службы всегда регламентирует производитель. В основном он зависит от качества компонентной базы, а также от условий эксплуатации устройства. Тем не менее в ИБП чаще всего выходят из строя батареи, тогда как само устройство может спокойно пережить несколько замен питающих элементов.

Что касается аккумуляторов, то их срок службы ограничен количеством циклов заряда. Стандартный срок службы свинцово-кислотных батарей составляет 3–5 лет.

Кратко: как выбрать ИБП

• Отвечаем на вопрос — для чего нужен ИБП. Для компьютерной электроники, для бытовой техники или для котла.
• Определяемся с типом бесперебойника — в зависимости от задач выбираем оффлайн, линейно-интерактивный или онлайн.
• Считаем мощность — для нормальной работы мощность ИБП должна с запасом в 25% покрывать мощность всех подключенных потребителей. 
• Выбираем модель по вкусу. Ориентируясь на мощность и тип ИБП, выбираем любую понравившуюся модель.