ИБП — это оборудование, расположенное между вашим источником электропитания и вашей электронной системой, которое защищает компоненты в этой системе от аномалий или скачков тока. Выходная мощность может варьироваться в широком диапазоне, а преобразователи мощности могут быть однофазными для домашнего использования или трехфазными для промышленного/коммерческого использования.
ИБП обеспечивают резервное питание системы в случае падения напряжения питающего компьютерную систему тока, или его снижения/исчезновения в результате перебоя в подаче электроэнергии. Кроме того, ИБП включаются при колебаниях тока, наблюдаемых в виде кратковременных и незначительных или длительных и высоких скачков. В случае отключения электроэнергии ИБП позволяют системе продолжать нормально работать, предоставляя вам необходимое время для сохранения вашей работы и безопасного отключения системы.
Источники питания персональных компьютеров (ПК), используемых в домашних условиях, питаются от однофазных ИБП с выходной мощностью от 500 ВА до 1000 ВА, в зависимости от подключенного компьютера и периферийного оборудования (монитор, принтер, факс-модем и т. д.). Во многих случаях ИБП линейно-интерактивной архитектуры достаточны для использования с ПК. В более продвинутых архитектурах (например, в серверных системах) широко используются онлайновые системы ИБП.

Линейно-интерактивные ИБП, во время нормальной работы подают сетевую энергию на компьютер напрямую, без какой-либо коррекции напряжения/частоты. Таким образом, колебания напряжения/частоты и искажения, которые могут возникнуть в сетевом напряжении, применяются к компьютеру без какой-либо регулировки, как есть. В промышленных применениях, где отсутствуют проблемы с качеством энергии, прямая подача сетевого напряжения на блоки питания компьютеров, используемых в домашних и офисных условиях, не считается проблемой, и это не создает проблем, связанных с формой волны напряжения, на компьютере. В случае отключения электроэнергии линейно-интерактивные ИБП преобразуют электрическую энергию постоянного тока, получаемую от аккумулятора, в переменный ток прямоугольной формы и подают ее на компьютер. Безусловно, качество выходного напряжения прямоугольной формы или прямоугольной формы с нулевым уровнем, подаваемого ИБП на компьютер во время отключения электроэнергии, и изменяющегося в зависимости от модели компьютера, ниже синусоидальной формы волны сети, однако блоки питания компьютеров могут выдерживать это состояние работы, которое длится относительно недолго (от 7 до 10 минут).
Онлайновые ИБП используются для более высоких мощностей и в критически важных приложениях. Они могут быть однофазными и трехфазными. В настоящее время они широко используются для питания критических нагрузок, таких как системы автоматизации, банкоматы, системы связи, медицинское оборудование. В отличие от линейно-интерактивных ИБП, онлайновые ИБП обеспечивают потребности в электроэнергии информационных процессоров, которые считаются критическими нагрузками, через блок ИБП вместо сети во время нормальной работы, и ИБП изолирует нагрузку от всех неблагоприятных воздействий, которые могут возникнуть в сетевом напряжении (изменения напряжения/частоты, гармоники, EMI, мерцание и т. д.). Помимо обеспечения бесперебойного питания, онлайновые ИБП, предоставляющие качественную и регулируемую чистую электрическую энергию, обеспечивают необходимую защиту электропитания для современных информационных технологий с помощью усовершенствованных структур питания и управления.

Преобразование мощности, происходящее как в однофазных, так и в трехфазных ИБП, можно кратко суммировать следующим образом:

Переменное напряжение сети (220 В / 380 В, 50 Гц) сначала выпрямляется таким образом, чтобы обеспечить потребность в питании инверторного силового каскада и обеспечить зарядное напряжение для аккумуляторов в системах, где отсутствует отдельная цепь зарядки аккумуляторов. Процесс выпрямления осуществляется выпрямителем, расположенным на входе ИБП. В моделях, где блок зарядки аккумуляторов является отдельным, выпрямленное напряжение питает только инвертор, который является вторым блоком преобразования мощности.

Инвертор снова преобразует выпрямленное напряжение, но на этот раз в гораздо более стабильное и регулируемое переменное напряжение. Это напряжение на выходе ИБП имеет очень низкое отклонение от номинального значения, всего около 1%. То же самое можно сказать и о частоте. В результате на выходе ИБП получается электрическая энергия, которая намного превосходит сетевую энергию на входе ИБП по характеристикам напряжения и частоты. Стоимость, сложная структура, вес, размеры и т. д. онлайновых систем — это цена за преимущества, которые они приносят. В большинстве ИБП также присутствует так называемый байпасный переключатель, который устанавливается для предотвращения обесточивания критических нагрузок в случае неисправности инверторного силового каскада. Если сетевое напряжение и выходное напряжение ИБП полностью синхронизированы (а эта синхронизация обеспечивается ИБП), то в случае возникновения неисправности ток нагрузки бесперебойно передается на байпасный источник. В большинстве случаев на байпасный переключатель и блок ИБП подается одно и то же сетевое напряжение.

Рассмотрим критерии выбора ИБП по порядку:

1. Выбор ИБП по кажущейся мощности: Количество и мощность устройств (компьютер, принтер, факс и т. д.), которые будут подключены к выходу ИБП, определяют требуемую мощность ИБП. Эта мощность является кажущейся и выражается в кВА. Кажущаяся мощность определяется соотношением: Кажущаяся мощность (ВА) = Напряжение (В) * Ток (А), ее значение определяется непосредственно величинами, измеряемыми измерительными приборами, измеряющими среднеквадратичное значение напряжения/тока. Однако в нагрузках, потребляющих электроэнергию, фактически потребляемая мощность является активной мощностью, ее единица измерения — Ватт, и между ней и кажущейся мощностью действует соотношение: Активная мощность = Кажущаяся мощность * Коэффициент мощности.
В результате значения коэффициента мощности, меньшие «1», уменьшают полезную емкость ИБП. Значение коэффициента мощности, которое является мерой того, насколько эффективно используется электроэнергия, обычно составляет 0,8 для трехфазных ИБП и 0,7 для однофазных. Например, от трехфазного ИБП мощностью 10 кВА вы можете получить максимум 8 кВт, а от однофазного — максимум 7 кВт. Если вы подключите слишком много устройств к выходу ИБП, потребляющих больше мощности, чем эти значения, ваш ИБП выдаст предупреждение о перегрузке по току, и ваша нагрузка, в зависимости от значения потребляемого тока, через некоторое время будет переведена на байпасный источник и/или ваш ИБП выключится. При определении мощности приобретаемого ИБП пользователь должен суммировать все значения ВА, указанные на этикетках нагрузок, которые он планирует питать через ИБП, или рассчитать эту мощность по значениям тока и напряжения. Вы можете выбрать стандартный ИБП с мощностью, превышающей полученную вами мощность. Выбор ИБП с мощностью на 20% выше требуемой является распространенной практикой. В ИБП, выбранном с избыточной мощностью, силовые элементы подвергаются меньшим нагрузкам по току и напряжению, и срок службы увеличивается. Такие факторы, как размер используемого монитора, скорость процессора и тип производственного процесса, определяющие блок питания вашего компьютера, модель используемой видеокарты, жесткий диск, вентиляторы охлаждения и т. д., полностью влияют на мощность ИБП, которую вы должны выбрать. Если у вас нет представления о энергопотреблении вашей компьютерной системы, перед покупкой ИБП вы должны хорошо объяснить продавцу свои текущие и будущие потребности.

2. Выбор ИБП по количеству фаз: Если не указано иное, количество фаз ИБП указывается для выходных фаз. Обычно ИБП мощностью более 10 кВА являются трехфазными и используются на предприятиях, где установлена трехфазная система распределения электроэнергии. Для домашнего и небольшого офисного применения достаточно использования однофазных ИБП. Распределение однофазных нагрузок, подключаемых к выходу трехфазных ИБП, должно быть таким же сбалансированным, как и распределение однофазных ИБП, питаемых от трехфазной системы распределения электроэнергии. Несбалансированно распределенные ИБП / критические нагрузки, которые будут потреблять очень разные токи от фазных проводников, увеличивают токи, протекающие по нейтральной линии. Чрезмерные токи нейтрали могут привести к увеличению потерь мощности, колебаниям на экранах мониторов и даже в некоторых случаях к ошибкам жесткого диска, что требует принятия дополнительных мер. При использовании однофазного ИБП, питаемого от однофазной электрической системы, таких неблагоприятных воздействий не возникает.
В итоге: только ИБП, используемые дома, должны быть однофазными; в местах, где установлена трехфазная электропроводка, в зависимости от предпочтений пользователя, следует использовать одно- или трехфазные ИБП. В трехфазных системах правильный выбор размеров фазных и нейтральных проводников и правильное распределение нагрузки минимизируют возможные проблемы в будущем.

3. Выбор ИБП по времени автономной работы от аккумулятора: Основное назначение ИБП — продолжать питать критические нагрузки в случае отключения электроэнергии в течение времени, определяемого емкостью аккумулятора и зависящего от потребляемого тока. Аккумуляторы являются не менее важными компонентами системы, чем сам ИБП, и их выбор и обслуживание требуют особого внимания. Время автономной работы от аккумулятора пропорционально используемой емкости аккумулятора, другими словами, для длительных отключений электроэнергии емкость аккумуляторов (Ач) должна быть высокой. Это, в свою очередь, потребует использования ИБП большой мощности. Однако существуют и нестандартные ИБП с низкой выходной мощностью, но с длительным временем автономной работы от аккумулятора. В таких моделях, как правило, более высокая стоимость, а значения тока зарядных цепей высоки или используются дополнительные зарядные цепи.
В стандартных ИБП, предназначенных только для одного ПК, обычно используются аккумуляторы 12В/7Ач, а время автономной работы составляет примерно от 7 до 10 минут. То, насколько мы сможем использовать ИБП в случае отключения электроэнергии, зависит от размера аккумулятора в ИБП и от того, сколько энергии потребляет используемое нами устройство.
Предположим, что наш монитор и компьютер вместе потребляют 350 Вт мощности. Пусть аккумулятор нашего ИБП будет 12 Вольт и 10 Ампер-часов. Ток, потребляемый 350 Вт энергии при 12 Вольтах, составляет примерно 350/12 = 30 Ампер. Если бы в ИБП использовался аккумулятор на 30 Ампер-часов, наш компьютер мог бы работать в течение 1 часа без перебоев в подаче электроэнергии. Однако, поскольку используется аккумулятор на 10 Ампер-часов, такой ИБП проработает около 20 минут. Конечно, со временем батареи изнашиваются, поэтому это значение может упасть до 10 минут.
Чтобы избежать проблем с аккумулятором в ИБП, вы должны убедиться, что соединения аккумулятора надежны, напряжение зарядки аккумулятора правильное, а температура окружающей среды аккумулятора соответствует норме (средняя температура 20°C). Аккумулятор ИБП, который не использовался в течение длительного времени, разряжается через свое внутреннее сопротивление и может не зарядиться снова в зависимости от состояния, марки/модели и срока службы аккумулятора. Рекомендуется оставлять ИБП включенным (подключенным к сети) даже когда компьютер не используется. Если требуется увеличить время автономной работы от аккумулятора, необходимо добавить аккумуляторы к существующей группе. Добавляемые аккумуляторы должны быть подключены параллельно существующей группе и должны быть того же количества, что и аккумуляторы, используемые в существующей группе. По возможности следует использовать аккумуляторы той же марки и модели. При добавлении аккумуляторов необходимо убедиться, что ИБП может обеспечить необходимый зарядный ток. Не рекомендуется использовать аккумуляторы одной марки, но с разными датами изготовления.

4. Выбор ИБП по функциям мониторинга: Развитие технологий ИБП отразилось и на пользовательском интерфейсе. Аналоговые или цифровые индикаторы на передней панели предоставляют пользователю информацию о рабочем состоянии и тревогах ИБП. Почти все ИБП имеют сигнализацию перегрузки, которая указывает на чрезмерную нагрузку ИБП, а сигнализация батареи сообщает о снижении времени автономной работы или о проблеме с батареей. Пользователи должны принимать во внимание эти сигналы тревоги и принимать необходимые меры, обратившись к руководству пользователя или к продавцу. Некоторые ИБП поставляются с программным обеспечением для мониторинга. Установив это программное обеспечение на свой компьютер и установив канал связи между последовательным портом компьютера и портом RS232 вашего ИБП, вы можете постоянно отслеживать все рабочее состояние вашего ИБП на экране вашего компьютера. В расширенных моделях ИБП также доступно программное обеспечение SNMP. Комплекты SNMP позволяют отслеживать ваш ИБП в интернет- или сетевой среде, но с задержкой. В очень критичных приложениях функции мониторинга приобретают значение, поскольку они сокращают время обслуживания при обнаружении и устранении неисправностей.

5. Выбор ИБП по диапазону изменения напряжения в сети: Помимо вышеперечисленных, еще одним фактором, влияющим на выбор ИБП, является диапазон изменения эффективного значения и частоты сетевого напряжения, от которого будет питаться ИБП. Если сетевое напряжение изменяется в очень широком диапазоне, используемый ИБП должен быть в состоянии адаптироваться к этой ситуации. Когда напряжение сети (входа) значительно превышает или опускается ниже номинального значения, критическая нагрузка будет питаться от аккумулятора, и через некоторое время аккумулятор полностью разрядится. В случае второго отключения электроэнергии, произошедшего до полной зарядки аккумулятора, ИБП не сможет обеспечить необходимую защиту электропитания. Чтобы избежать этой ситуации, вы должны убедиться, что технические данные вашего ИБП поддерживают текущее сетевое напряжение и диапазон его изменений, и при необходимости вы можете использовать стабилизатор напряжения, регулирующий изменение напряжения.


Это электромеханические или электронные регуляторы, разработанные для защиты подключенных к ним нагрузок от колебаний напряжения (падения или повышения напряжения), происходящих в городской сети.

Обычно на рынке существуют два типа: сервоприводный и статический. Оба типа оснащены микропроцессорной электронной платой управления.

1) Сервоприводный стабилизатор напряжения
Этот тип стабилизаторов напряжения в основном состоит из вариаторной обмотки, управляемой двигателем при изменении напряжения, и выходного трансформатора. Микропроцессорная плата управления отслеживает городскую сеть и при необходимости управляет двигателем, регулируя выходное напряжение до желаемого значения.

2) Статический стабилизатор напряжения
Этот тип стабилизаторов напряжения состоит из трансформатора со ступенчатыми выходными значениями и тиристоров, управляемых микропроцессорной платой управления. Он регулирует выходное напряжение до желаемого значения, управляя тиристорами в зависимости от изменений городской сети.

Гармоники — это искажения или колебания формы значений тока/напряжения. Гармоники могут вызывать повреждение электронных плат, шум в машинах, снижение КПД, частое срабатывание предохранителей и автоматических выключателей. По этим причинам это нежелательный фактор. В ИБП нового поколения отрицательное влияние гармонических колебаний на входной коэффициент мощности сведено к минимуму. Для этой цели, особенно в ИБП нового поколения большой мощности, на первый план вышли 12-импульсные выпрямители и входные гармонические фильтры, а также стало широко распространенным использование схем PFC (коррекция коэффициента мощности).

Это система, способная балансировать индуктивные нагрузки, такие как компьютеры, двигатели, осветительные приборы, состоящие из катушек, с помощью конденсаторов для коррекции дисбаланса напряжения-тока. Система PFC разрабатывается и реализуется как активная или пассивная. В пассивной системе PFC нагрузка балансируется с использованием емкостных (конденсаторных) или индуктивных (катушечных) элементов цепи в зависимости от типа нагрузки. Активная система PFC состоит из специальной схемы. Эта схема подключается между электрической сетью и источником питания и обеспечивает необходимое напряжение для источника питания через себя. Активные системы PFC гораздо более успешно корректируют коэффициент мощности и могут повысить это значение до очень близкого к идеальному значению 1, до 0,99.

Статический байпасный переключатель обеспечивает бесперебойное питание критической нагрузки от байпасного источника (часто от сети) в случае неисправности инвертора ИБП. Для бесперебойной передачи нагрузки на байпасный источник инвертор ИБП должен постоянно работать синхронно с байпасным источником (отслеживать байпасный источник). Напряжение байпасного источника должно оставаться в пределах рабочего диапазона критической нагрузки, в противном случае передача нагрузки не должна быть разрешена.

В системах ИБП устройства ИБП одной мощности и типа подключаются параллельно друг другу для увеличения мощности и резервирования. В параллельно подключенной системе ИБП должны работать друг с другом и с сетью. Параллельно подключенные ИБП равномерно распределяют ток нагрузки.

При монтаже и вводе в эксплуатацию обязательно следует соблюдать рекомендации производителя ИБП. Температура окружающей среды, влажность, поток воздуха, а также отсутствие горючих и взрывоопасных веществ являются наиболее важными факторами, которые необходимо учитывать при установке.