Как рассчитать ИБП для компьютера и других устройств

Общая потребляемая мощность нагрузки равняется сумме потребляемых мощностей всех питаемых от ИБП устройств.

Выходная мощность ИБП не должна быть меньше потребляемой мощности нагрузки!

Отдельную фазу трехфазного ИБП допустимо нагружать не более, чем на 1/3 от общего номинала устройства. Например, трехфазный «бесперебойник» с выходной мощностью в 9000 Вт будет питать трехфазную нагрузку в 7500 Вт (на одну фазу «ляжет» 2500 Вт), но не сможет работать с подключенной к отдельной фазе нагрузкой в 3500 Вт.

Потребляемую мощность отдельного устройства можно узнать из технической документации или заводского шильдика. Встречаются следующие обозначения: «потребляемая мощность», «потребляемая энергия», «присоединительная мощность», «электрическая мощность», просто «мощность» или «power» (возможно использование и других схожих по смыслу выражений, а также сокращения «Р»).

Если получение сведений о потребляемой мощности из технической документации невозможно (данные не представлены или документация отсутствует), то их следует поискать в интернете либо запросить у производителя/продавца изделия.

Процесс определения потребляемой мощности нагрузки, несмотря на кажущуюся простоту, имеет несколько нюансов, недостаток внимания к которым приводит к ошибкам и приобретению неподходящего под задачи пользователя ИБП.

Оборудование, в состав которого входит электродвигатель, в момент включения расходует энергии в несколько раз больше, чем в обычном режиме (вплоть до восьмикратного превышения). В быту к таким изделиям относятся: стиральные и посудомоечные машины, холодильники, насосы, кондиционеры, вентиляторы, пылесосы, кухонные комбайны – выбор ИБП для всего перечисленного проводится с использованием исключительно пусковой, то есть максимальной мощности. Информация о её величине может как приводиться в характеристиках устройства, так и отсутствовать. Во втором случае для определения пускового энергопотребления рекомендуем проконсультироваться со специалистом.

ИБП для прибора с изменяющейся в процессе работы потребляемой мощностью следует подбирать исходя из наибольшего из возможных значений (в противном случае корректная работа «бесперебойника» с данным прибором окажется невозможна).

Часто электрооборудование имеет ещё и мощность, указывающую на эффективность работы по основному назначению. Например, тепловая мощность для обогревательного прибора или мощность обдува (охлаждения) для кондиционера.

При выборе ИБП необходимо использовать исключительно параметр нагрузки, отражающий потребляемую из сети мощность! Отметим, что обычно (но не всегда) его величина меньше, чем величина мощности, связанной с главной функцией прибора.

Как правило, производители бытовых приборов приводят для своей продукции показатель активной мощности, размерность которой указывается в ваттах или киловаттах (сокращено Вт/кВТ или W/kW). Изготовители ИБП предпочитают характеризовать выпускаемые устройства через показатель полной мощности – это другая физическая величина, измеряемая в вольт-амперах (ВА/кВА или VA/kVA).

Ватты и вольт-амперы не равнозначны, зависимость одной единицы измерения от другой выражается через формулу: ВА=Вт/cosφ (далее – формула 1), где cosφ ≤ 1. Из формулы 1 видно, что любому числу вольт-ампер всегда соответствует либо меньшее, либо равное число ватт.

У некоторых устройств активная и полная мощность могут существенно различаться. Кроме того, бывает, что два устройства с одинаковой полной мощностью имеют разную активную и, наоборот, схожие по активной мощности – отличаются показателем полной. Всё зависит от cosφ, значение которого у любого электроприбора определяется размером реактивной составляющей в потребляемом токе.

На практике недостаточное внимание к единицам измерения может привести, например, к покупке для нагрузки с потреблением в 900 ватт «бесперебойника» с номиналом 1000, но вольт-ампер, которые будут соответствовать только 850 ваттам (приведены обобщённые цифры – у разных ИБП разное соотношение полной и активной мощности).

Во избежание подобных ошибок и связанных с ними перегрузок рекомендуется рассматривать потребляемую мощность нагрузки, а также выходную мощность ИБП и в Вт, и в ВА. Если техническая документация позволяет узнать только один вид мощности, то второй можно определить с помощью формулы 1. Необходимая для расчета величина cosφ обычно приводится в характеристиках электроприбора. Наиболее распространённые наименования данного параметра: «коэффициент мощности», «power factor», «cosφ» или «PF».

При отсутствии исходящих от производителя данных о cosφ, его допустимо принять равным:

• 0,7-0,8 – для стандартной бытовой техники и компьютеров с блоком питания старого типа, без функции «PFC» (коррекция коэффициента мощности);
• 0,9-0,95 – для осветительных приборов и устройств, превращающих электрическую энергию в тепло (электрические обогреватели, кухонная техника для варки и жарки, утюги, чайники, и т.д.);
• 0,95-1 – для телекоммуникационной аппаратуры, а также для компьютеров и серверов с блоком питания, имеющим функцию «PFC».

Как выбрать

Есть множество критериев выбора бесперебойного источника питания для компьютера.

Внутренности компьютера — это «нежная» электроника, которая привыкла получать питание приближенное к эталонному. Если же не обеспечить ПК качественным током, срок службы компьютерной техники резко устремится к нулю.

В компьютере есть собственный блок питания, который фильтрует входящее напряжение от централизованной сети. Но при резкой смене типа сигнала штатное устройство может не справится с поставленной задачей, и выйти из строя или пустить неправильный сигнал по внутренним компонентам пк.

Чтобы этого не произошло, следует выбирать ИБП для компьютера исходя из формы выходного напряжения, в которой коэффициент нелинейных искажений не более 21 %. Подобный сигнал называют трапецеидальным или ступенчатой формы.

Также, подойдут и другие формы выходного сигнала, с коэффициентом меньше обозначенного:

1. Аппроксимированная синусоида >8 %.
2. Правильная (чистая) синусоида <8 %.
3. Немодулированная синусоида около 3 %

Эталоном считается синусоидальный сигнал без искажений. На графике 1 — ступенчатая, 2 — идеальная синусоида.

Чем ближе коэффициент нелинейных искажений в ИБП, тем дороже он стоит. Обычно такие бесперебойники нужны для котлов отопления, телекоммуникационного или серверного оборудования, которое попросту не заработает или сократит срок службы без подобного сигнала.

Для компьютера подойдет ИБП со ступенчатым синусом, следовательно, на этом параметре можно сэкономить.

ИБП условно можно поделить на три класса:

1. Резервные (еще называют Off-line). Переключает на автономное питание. Не преобразовывает поступающий сигнал централизованной сети. Не рекомендуется для системного блока и монитора при скачках напряжения электросети.
2. Линейно-интерактивные (line-interactive). Не корректируют работу от штатной сети, а только мониторят. При переключении на аккумулятор могут выдавать приближенный к чистой синусоиде сигнал. Рекомендуется использовать для ПК, монитора, периферии.
3. С двойным преобразованием энергии. Мгновенно переключает подачу тока между источниками и «вычищает» входной сигнал, на выходе подавая приближенную к идеальной синусоиду. Рекомендуется использовать для серверов.

Есть модели с индикацией и без нее. Если индикация присутствует, можно посмотреть:

• процент заряда аккумулятора;
• узнать сколько времени осталось до отключения резервного канала питания;
• определить напряжение в сети (и штатное тоже).

Чем выше продолжительность автономной работы, тем дороже модель. Практика показывает, что переплачивать за дополнительные минуты не целесообразно. Многие аккумуляторы рассчитаны на 5 минут работы — за это время можно сохранить свою деятельность и выключить ПК.

О количестве розеток на ИБП нужно позаботиться заранее. Приобретайте модель на то количество устройств, которые нужно будет подключить через этот бесперебойник. На габариты ИБП количество задействованных розеток не сильно влияет.

Выходной мощности в 480 Вт достаточно, для перевода на резервное питание системный блок с монитором офисного компьютера. Если необходимо подключить дополнительную периферию, то мощности в 1 кВт хватит за глаза.

Рассчитать потребляемую мощность компьютером поможет специальный калькулятор Power Supply Calculator. Также можно воспользоваться Ваттметром.

Предусмотрите запас мощности

Выбирать ИБП с номиналом в точности равным мощности подключаемого оборудования не следует. К расчетному энергопотреблению нагрузки нужно прибавить ещё 30%, которые составят запас мощности. Данный запас, во-первых, позволит дозагрузить «бесперебойник» в процессе эксплуатации, а во-вторых, сократит число переходов на аккумуляторы при некритичных отклонениях сетевого напряжения.

У многих ИБП (речь, в первую очередь, о моделях on-line типа) границы регулируемого без батарей напряжения зависят от величины фактической нагрузки – чем она меньше относительно номинала устройства, тем они шире. Запас мощности обеспечивает гарантированное превышение номинала ИБП над мощностью питаемых потребителей и, соответственно, увеличивает диапазон допустимого входного напряжения.

Приобретение ИБП с запасом, намного превышающим максимальное энергопотребление нагрузки (более рекомендованных 30%) – не способ повысить надёжность или время автономной работы системы бесперебойного питания, а способ гарантированно потратить деньги на более дорогое устройство, часть мощности которого окажется незадействованной.

Содержание

• Зачем компьютеру источник бесперебойного питания?
• Какой ИБП лучше выбрать для совместного использования с компьютером?
• Резервные ИБП (off-line)
• Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive)
• ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line)

• Как подобрать ИБП для компьютера по мощности?
• От чего зависит выбор времени автономной работы ибп для компьютера?
• Рекомендуемые для компьютеров модели ИБП российского

3. Определите подходящую модель ИБП по мощности

Необходимо сопоставить мощностные характеристики предлагаемых производителем или поставщиком «бесперебойников» с показателем, полученным прибавлением к максимальному энергопотреблению нагрузки запаса в 30% (далее – нагрузочный показатель). Ближнее к данному показателю мощностное значение (с округлением в большую сторону) и будет подходящим номиналом ИБП.

Округление нагрузочного показателя в меньшую сторону не рекомендовано, так как приводит минимум к снижению ранее заложенного мощностного запаса, а максимум – к покупке «бесперебойника» с недостаточным номиналом.

Не забудьте про разницу между единицами измерения и представьте нагрузочный показатель и в ваттах, и в вольт-амперах. Убедитесь, что номинал ИБП превышает его и по активной и по полной мощности!

ИБП Offline

Работа источника бесперебойного питания офф-лайн типа имеет довольно несложный алгоритм и структуру. Основными элементами данного вида источника являются: автоматический переключатель, автономный источник энергоснабжения (батарея) и выходы для внешнего питания. В обычном режиме положительный заряд батареи поддерживается зарядкой через внешние источники.

В обычных случаях переключатель позволяет использовать электроэнергию с внешних источников, но даже при кратковременном скачке или исчезновении питания он производит подключение автономного источника энергии (батарея). При этом на весь процесс переключения уходит приблизительно 4 миллисекунды, что никак не сказывается на работоспособности подключенного оборудования. Электрический ток выходит из батареи в форме постоянного тока, поэтому используются специальные инверторы. Они преобразовывают постоянный ток в переменный, который уже и используется для питания электрооборудования.

Батарея, входящая в структуру данного типа ИБП способна обеспечить потребности в электроэнергии на протяжении довольно небольшого отрезка времени. Поэтому данный тип подходит скорее для кратковременной страховки в случае возникновения проблем с электроснабжением из центральной сети.

Вывод: офф-лайн ИБП являются одними из самых простых, дешевых и портативных источников. Но справиться они смогут только с кратковременными перебоями в работе электросети.

Для наглядности, вы можете посмотреть нашу продукцию из раздела резервных offline ИБП >>>

Примеры подбора ИБП по мощности

Все приведённые в последующих примерах значения мощностей и cosφ условны. При расчете мощности ИБП используйте только параметры из технической документации вашего оборудования!

Начнём с простого случая – выбор ИБП для единичного потребителя, например, газового котла.

Обычно в документации нагревательных приборов приводятся сразу несколько мощностей. Предположим следующие формулировки и значения:

• макс. полезная тепловая мощность – 31 кВт;
• мин. полезная тепловая мощность – 10,4 кВт;
• электрическая мощность – 165 Вт.

Из названия параметров видно, что первые два – характеризуют основную работу котла, а третий – указывает на потребляемые из электросети ватты, количество которых и является фактической нагрузкой на «бесперебойник».

Теперь рассчитаем необходимый мощностной запас: 165 х 0,3 = 49,5 Вт.

После чего определим нагрузочный показатель: 165 + 49,5 = 214,5 Вт.

Используя формулу 1 и приняв сosφ = 0,95, переведём ватты в вольт-амперы: 214,5 Вт / 0,95 = 225,7 ВА.

В итоге нагрузочный показатель составит 214,5 Вт и 225,7 ВА.

Рассмотрим мощностной ряд on-line ИБП «Штиль» – ближайшим к такому показателю номиналом в 225 Вт/250 ВА обладают модели: SW250, SW250LD, SW250SL и ST250.

Усложним задачу и предположим, что имеющий те же характеристики котёл работает в связке с внешним циркуляционным насосом, номинальная мощность которого 45 Вт.

В таком случае нагрузка на ИБП в обычном режиме составит: 165 Вт + 45 Вт = 210 Вт.

Однако не забываем про характерные для насоса пусковые токи и, увеличив его номинал втрое, находим максимально возможное стартовое энергопотребление: 165 Вт + 135 Вт = 300 Вт.

Исходя из его значения определяем нагрузочный показатель в Вт: 300 Вт + 300 Вт х 0,3 = 390 Вт.

Из-за различия в величине cosφ у котла и насоса (0,95 и 0,7) получение нагрузочного показателя в ВА потребует двух действий: 165 / 0,95 + 135 / 0,7 = 366,5 ВА – суммарная максимальная полная мощность. 366,5 ВА + 366,5 ВА х 0,3 = 476,5 ВА – нагрузочный показатель.

Анализируя продукцию «Штиль», приходим к выводу, что для пары «насос – котёл» подойдёт on-line ИБП серии SW с выходной мощностью 400 Вт/500 ВА (модели SW500L и SW500SL).

Некоторые котлы отопления сразу имеют встроенный циркуляционный насос. Если ваш прибор относится к такой категории, то рекомендуем выяснить – учитывает ли приведённое в его характеристиках значение электрической мощности пусковые токи встроенного насоса. При возникновении любых сложностей проконсультируйтесь со специалистом!

Рекомендуемые для компьютеров модели ИБП российского

Технические характеристики предложенных ниже моделей ИБП «Штиль» идеально соответствуют всем требованиям к качеству и бесперебойности питания компьютерного, сетевого и офисного оборудования.

Модельный ряд источников бесперебойного питания «Штиль» для компьютеров:

• напольные онлайн ИБП серии ST-SL 1-3 кВА (со встроенными АКБ);
• напольные онлайн ИБП серии ST-L 1-3 кВА (без встроенных АКБ);
• онлайн ИБП универсального исполнения (напольного/стоечного) серии STR 1-3 кВА (со встроенными АКБ с возможностью их «горячей» замены).

Типы источников бесперебойного питания

Сейчас существуют три типа ИБП:

• Резервный
• Линейно-интерактивный
• On-Line

Резервный ИБП или Back-UPS

Так же может называться Off-Line или Standby. Самый простой в изготовлении. Благодаря этому самый дешевый. Состоит из аккумулятора, зарядного устройства его питающего, инвертора и реле.

Аккумулятор. Источник энергии от которого происходит питание при сбоях в электросети. Обычно обладает параметрами 12 V и от 7 Ah до 9 Ah

Чем больше Ah, тем мощнее аккумулятор и следовательно дольше сможет поддерживать ваш компьютер включенным.

Зарядное устройство находится внутри источника бесперебойного питания. Служит для поддержания батареи в боевой готовности.

Инвертор. Преобразовывает постоянное напряжение 12V от аккумулятора в 220V переменного. Работает когда питание осуществляется от батареи.

Реле. Переключатель, отвечающий за быстрое переключение с питания от сети переменного тока на аккумулятор и обратно.

Одним из самых популярных резервных источников бесперебойного питания является APC Back-UPS ES 525. Имеет четыре стандартных розетки для подключения устройств. Три из них подключены через батарею и одна на прямую.

Удобен тем что не требует покупки специальных шнуров для питания компьютера. Аккумулятор в данной модели легко снимается и устанавливается. Главное не перепутать цвет. Иначе придется разбирать и паять. Долго паять)

Источники бесперебойного питания данной категории характеризуются временем переключения с сети переменного тока на аккумулятор. Измеряется в миллисекундах мс. Чем меньше тем лучше.

Линейно-интерактивный источник бесперебойного питания или Smart-UPS

Так же может называться Line-Interactive. Строится на базе резервного ИБП и дополнительно включает в себя ступенчатый стабилизатор напряжения. Благодаря которому может выравнивать подающее напряжения до 220V без перехода на батарею. Это дополнение позволяет работать в более широком диапазоне входящих напряжений

Обычно Smart-UPS рассчитаны на большую мощность и благодаря наличию стабилизатора сильно уходят вперед по стоимости.

Данные модели идут с активной системой охлаждения. Работает она не постоянно. При работе естественно шумит. Комплектуются двумя батареями.

Данные умные источники бесперебойного питания для компьютеров имеют уменьшенное время переключения в сравнении с резервными ИБП. Это позволяет использовать их для серверов и другого чувствительного к перепадам оборудования. На рисунке ниже вы видите APC Smart-UPS 1500 в исполнении для монтирования в стойку

Комплектуются точно такими же батареями по 12 В 7 Ah как и резервные источники питания в количестве четырех штук. На рисунке ниже вы видите еще одного представителя «умных» ИБП с мощностью 2200 VA.

Устанавливается в стойку и скорее всего требует для выполнения своих функций восемь аккумуляторов.

Источник бесперебойного питания On-Line или двойного преобразования

В данных источниках бесперебойного питания входное переменное напряжение сначала преобразуется в постоянное, затем в переменное и подается на выход. На это тратится энергия. Поэтому эти UPS обладают невысоким КПД (порядка 85% — 95%). Некоторым фирмам вроде бы удалось повысить КПД до 99%, но это не проверенная информация

Благодаря такой схеме отсутствует реле переключения, следовательно задержка при подаче питания от батареи равно нулю. Ее нет. Это обуславливает сферу применения on-line ИБП для обеспечения техники критической к параметрам входящего питания. Эти источники бесперебойного питания регулируют не только напряжение (как Smart-UPS), а еще и частоту, тем самым подавая всегда качественное питание.