1. Типи джерел безперебійного живлення
2. резервний UPS
3. Лінійно-інтерактивний ДБЖ, або Smart-UPS
4. On-Line ДБЖ
5. Підводячи підсумок вище сказаного, давайте сформулюємо рекомендації до вибору типу ДБЖ:
6. Номінальна і реальне споживання ПЕОМ
7. Розрахунок потужності ДБЖ
8. Великий час автономної роботи - великий ДБЖ?
9. Розрахунок ємності акумуляторів ДБЖ
10. Коректне завершення роботи обладнання після відключення електроживлення
11. резюме
12. Корисно знати:

До нас часто звертаються інженери і проектувальники систем відеоспостереження з проханням підібрати обладнання і перевірити проектне рішення. Питання вибору ДБЖ надходять регулярно, і так само регулярно ми зустрічаємо нерозуміння і незнання основних особливостей і алгоритмів розрахунку систем безперебійного живлення. І, як наслідок, виникають помилки в проектах. Типові помилки при виборі і проектуванні систем резервного електроживлення:

• прирівнювання ват і вольт-ампер;
• розрахунок по максимальній потужності блоку живлення пристрою;
• вибір потужних і дорогих ДБЖ з метою продовження часу автономної роботи;
• відсутність механізму вимикання обладнання при пропажі живлення. Особливо в проектах, де до одного ДБЖ підключено кілька серверів.

Перш ніж розбирати помилки і давати рекомендації, давайте поговоримо про теорію і розберемося в тому, які бувають ІБП, і чим вони відрізняються.

Типи джерел безперебійного живлення

Існують три основні типи ДБЖ:

1. Резервний - Back UPS;
2. Лінійно-інтерактивний - Smart UPS;
3. On-Line.

Назви Back UPS, Smart UPS і On-Line відносяться до типу ДБЖ, а не до моделей фірми APC. Просто APC коли то давно ввело ці позначення в найменування своєї продукції, і зараз ці назви чітко асоціюються з продукцією цієї марки. Однак, це все ж технології, а не позначення моделей APC.

резервний UPS

Це найпростіший і, відповідно, найдешевший ДБЖ. Складається з акумулятора, зарядного пристрою, інвертора і реле. При підключенні до нього обладнання буде продовжувати працювати від мережі, а при відключенні електроживлення реле перемкне харчування на акумулятор. Дана схема роботи призводить до мікросекундним затримок в харчуванні, що може бути критично для роботи особливо чутливого до харчування обладнання. Тому даний вид ДБЖ використовується зазвичай для захисту персональних комп'ютерів і ноутбуків вдома або в офісі. Як правило мають скромний акумулятор 12В 7А / ч, але його ємності зазвичай вистачає на те, щоб швидко зберегти необхідні дані і коректно вимкнути ПК. Додатковими батареями такі ДБЖ Не розширюються.

Зарядний пристрій знаходиться всередині ДБЖ і живить батарею. Інвертор перетворює постійну напругу 12V від акумулятора в 220V змінного і працює, коли харчування обладнання здійснюється від акумулятора.

Раз вже ми згадали компанію APC, ось приклад резервних ДБЖ серії Back-UPS і Back-UPS Pro цього виробника.

Лінійно-інтерактивний ДБЖ, або Smart-UPS

Дані ДБЖ будуються на базі резервного ДБЖ і працюють за тим же принципом. Однак додатково включають в себе ступінчастий стабілізатор напруги, завдяки якому ДБЖ може працювати в більш широкому діапазоні вхідних напруг.

Дані ДБЖ, часто мають зменшений час перемикання в порівнянні з резервними ДБЖ. Це дозволяє використовувати їх для серверів і іншого чутливого до перепадів напруги обладнання. Smart-UPS мають більшу потужність, і за рахунок додаткових елементів коштують значно дорожче Back-UPS. У більшості випадків моделі комплектуються, як і резервні джерела живлення, батареями по 12В 7 А / ч в кількості від чотирьох до восьми штук. Важливою особливістю цих ІБП є можливість комплектації додатковими акумуляторними блоками, збільшуючи тим самим час роботи обладнання до декількох годин. Smart-UPS бувають підлогового виконання і виконання для стійки 19 ".

Ось приклади зовнішнього вигляду лінійно інтерактивних ДБЖ все тієї ж фірми APC:

On-Line ДБЖ

В даних ДБЖ вхідна змінна напруга спочатку перетворюється в постійне, потім в змінне, і подається на вихід.

Завдяки цій схемі відсутній реле перемикання, отже, затримка при подачі живлення від батареї дорівнює нулю. Тому дані ДБЖ використовуються для захисту техніки, для якої якісне харчування є критичним фактором. On-line джерела безперебійного живлення регулюють не тільки напруга (як Smart-UPS), а ще й частоту, тим самим забезпечуючи на виході строго задані параметри незалежно від параметрів вхідного напруги.

При уявній простоті схеми потрібно розуміти, що схемотехніка таких ІБП істотно складніше Smart UPS. Внаслідок цього і вартість значно вище. Вони також бувають як підлогового, так і стоечного 19 "виконання і можуть комплектуватися додатковими модулями харчування. Приклади зовнішнього вигляду On-line UPS:

Підводячи підсумок вище сказаного, давайте сформулюємо рекомендації до вибору типу ДБЖ:

• резервні джерела живлення можна використовувати для захисту персональних комп'ютерів, ноутбуків і дрібної побутової техніки. Допускається використання Back-UPS для захисту ПЕОМ віддалених робочих місць постів охорони систем відеоспостереження;
• лінійно-інтерактивні ДБЖ логічно використовувати для захисту серверного та комутаційного обладнання в ситуаціях, коли є гарантія стабільності параметрів вхідного харчування. Для постів охорони великих систем ситуаційного відеоспостереження критично важливих об'єктів так само рекомендується використання Smart UPS;
• On-Line ДБЖ рекомендується використовувати при нестабільних параметрах вхідного напруги, для електроживлення чутливого до перебоїв обладнання, а так само для критично важливого обладнання в ЦОД і системах зберігання, збій в роботі яких може сильно вплинути на функціонування та безпеку об'єкта.

Вати і вольт-ампер

Отже, переходячи до типових помилок при виборі ДБЖ, давайте розглянемо першу з них - прирівнювання ват і вольт-ампер при виборі ДБЖ. Формально, це помилка, але реально це робити можна. А чому - давайте розберемося.

Потужність, яку видають джерела безперебійного живлення, вказується в вольт-амперах (VA). Потужність, споживана обладнанням, вказується в ватах (W).

Вольт-ампер називають ще "уявній потужністю" - вона є результатом множення напруги на силу струму. Характеристики в вольт-амперах і ваттах для деяких типів електричного навантаження, наприклад, для ламп розжарювання, ідентичні. Це характерно для резистивних навантажень.

Для ємнісних і індуктивних навантажень, наприклад, блоків живлення комп'ютерного обладнання, ці характеристики можуть відрізнятися, при цьому характеристика в вольт-амперах завжди буде більше або дорівнює характеристиці у ВАТ. Ставлення ват до вольт-ампер називається "коефіцієнтом потужності" і виражається або у вигляді числа (0,7 або 0,6), або у вигляді відсотків (70% або 60%).

Більшість виробників ДБЖ вказують на своїй продукції саме вольт-ампер, наприклад 1000 VA, однак треба пам'ятати, що максимальна потужність для живлення комп'ютерного обладнання в даному випадку становить близько 60% -70% від 1000 VA, тобто приблизно 600-700 Вт.

У той же час, у всьому великому комп'ютерному обладнанні, такому як сервери, дискові масиви, маршрутизатори і комутатори, використовуються джерела живлення з корекцією коефіцієнта потужності (PFC - Power Factor Correction). Таким чином, коефіцієнт потужності у них близький до одиниці і становить 0,99, тобто номінали в ватах і вольт-амперах рівні.

Виходить, що можна не переживати і вибирати ДБЖ виходячи з того, що VA = W? З одного боку так, але з іншого, ви повинні бути на 100% впевнені, що всі блоки живлення в обладнанні в проекті якісні, з корекцією коефіцієнта потужності. Якщо впевненості немає, то потрібно забезпечити запас відповідно до зазначеного вище типовим коефіцієнтом потужності.

Тепер можна визначитися з методикою розрахунку потужності ДБЖ, але перед цим розглянемо ще одну велику проблему - як дізнатися, скільки споживає обладнання.

Номінальна і реальне споживання ПЕОМ

Як дізнатися споживання обладнання? Здавалося б - що може бути простіше, подивився в паспорт і отримав дані. Але якщо ми говоримо про серверному обладнанні, то в 90% випадків там буде вказано не споживання ПЕОМ, а максимальна потужність встановлюваного в виріб блоку живлення. З урахуванням запасу по потужності, який нормальний виробник враховує при виборі блоку живлення ПЕОМ, ми в реальності, навіть в піках навантаження, маємо споживання 60%, 50%, а то і 30% від максимальної потужності БП.

Якщо розраховувати ІБП по номінальній потужності, ми отримаємо дорогий UPS, який буде завантажений максимум на 30% своїх можливостей. Щоб уникнути такої ситуації, рекомендується з'ясувати у виробника ПЕОМ максимальну реальну потужність споживану обладнанням, і провести розрахунок виходячи з отриманих даних.

Знаючи потужність обладнання і коефіцієнт корекції потужності для перерахунку в VA ми можемо вибрати потужність ДБЖ.

Розрахунок потужності ДБЖ

Формула для розрахунку необхідної потужності ДБЖ виглядає наступним чином:

Потужність ДБЖ (VA) = (W1 / K1 + W2 / K2 + W3 / K3 + ...) / 0,8,

де Wn - максимальна реальна потужність обладнання в W, Kn - коефіцієнт корекції потужності, 0,8 - рекомендований запас потужності ДБЖ.

Приклад 1: потрібно забезпечити безперебійне живлення двох серверів зі споживанням до 560W і 480W відповідно. Блоки живлення серверів з PFC.

(560W / 1 + 480/1) / 0,8 = 1300 VA

Отже, підбираємо Smart-UPS з вольт-амперної характеристикою не менше 1300VA

Приклад 2: потрібно забезпечити безперебійне живлення ПЕОМ зі споживанням 240W. Дані про наявність PFC у виробника не вказані.

(240W / 0,7) / 0,8 = 429 VA

Вибираємо Back UPS не менше 429 VA.

Коли ми розуміємо, яка потужність ДБЖ нам потрібно, можна переходити до етапу розрахунку часу автономної роботи, і відповідно, вимогам по місткості акумуляторів. Але для початку - ще про одну типовий помилку.

Великий час автономної роботи - великий ДБЖ?

ДБЖ вибирається за двома основними параметрами - потужність і час автономної роботи обладнання в відсутності зовнішнього електроживлення. Іншими словами - на скільки вистачить UPS при відключенні електрики. Час автономної роботи замовник вказує в ТЗ на проектування, або воно береться з відповідних нормативних документів до типу об'єкта і розв'язуваної задачі, посилання на які замовник вказав в ТЗ.

Якщо час автономної роботи задано велике, то нерідко ми зустрічаємо в проектах величезні ДБЖ з потужністю 8000VA і більше, які живлять один-два невеликих сервера. Коли ми починаємо розбиратися і спілкуватися з проектувальником з'ясовується, що джерело обраний не по потужності, а за часом автономної роботи системи. Справа в тому, що в більш потужних ДБЖ знаходиться більше акумуляторних батарей, і якщо до них підключити свідомо нижчу навантаження, можна забезпечити безперебійне живлення устаткування на потрібну кількість часу. Правильним рішенням було б використання адекватного по навантаженню ІБП і додаткових модулів з батареями.

Розрахунок ємності акумуляторів ДБЖ

Час автономного живлення устаткування від ДБЖ залежить від двох параметрів: це потужність корисного навантаження і загальна ємність всіх акумуляторних батарей.

Однак, слід пам'ятати, що залежність часу роботи від цих параметрів НЕ лінійна. Для швидкої приблизної оцінки часу резерву можна використовувати просту формулу.

T (годин) = E * U / P,

де Е - ємність акумуляторів А / ч, U - напруга акумуляторів V, Р - потужність навантаження всіх підключаються приладів W.

Формула не враховує ККД інвертора, залишкову ємність акумуляторів для захисту від глибокого розряду і інші параметри. Ми рекомендуємо користуватися вже готовими таблицями або графіками. Приклад таблиці:

У даній таблиці вказана залежність часу роботи обладнання від навантаження і ємності АКБ. Наприклад, для роботи навантаження в 700ВА протягом однієї години необхідна сумарна ємність акумуляторів 80 А / ч. Акумулятори можуть розташовуватися всередині ДБЖ і додаватися у вигляді блоків акумуляторних батарей.

З графіком розрахунок більш наочний. Компанія APC на своєму сайті надає графіки залежності часу роботи конкретних моделей ДБЖ від навантаження. Причому компанія APC також вказує кількість акумуляторних модулів необхідних під той чи інший час автономної роботи.

Приклад вибору кількості додаткових блоків акумуляторів для ИБП 1500 VA Smart UPS для живлення устаткування потужністю 1кВт протягом однієї години:

На графіку видно, що для вирішення завдання потрібно два додаткових акумуляторних модуля.

Коректне завершення роботи обладнання після відключення електроживлення

ДБЖ обрані, час автономного живлення забезпечено. Але що станеться, коли акумулятори повністю розрядяться? Різке відключення живлення сервера може привести до серйозних збоїв, втрати відеоінформації, аж до руйнування RAID-масиву. Для того, щоб цього не сталося і сервер коректно завершив роботу всіх додатків і заздалегідь вимкнувся, існує можливість підключення UPS до сервера і установки спеціального додатку. Незважаючи на те, що вихід для підключення до сервера є практично у будь-який UPS, необхідність підключення сервера до UPS і настройки автоматичного вимкнення варто додатково прописати в проектній документації до системи відеоспостереження.

Інша ситуація, коли одна UPS живить кілька серверів. Тут вкрай важливо на етапі проектування системи відеоспостереження передбачити підключення серверів до UPS по локальній мережі. Для цього існують спеціальні мережеві модулі, які додатково встановлюються в джерела безперебійного живлення. Наприклад, в лінійці продукції компанії APC мережевий модуль AP9631, який встановлюється в Smart Slot.

При виборі ДБЖ варто звернути увагу на наявність функції відкладеного старту, коли при відновленні подачі електроенергії ДБЖ підзарядить свої АКБ заданий час, і тільки після цього вийде із сплячого режиму і видасть електроенергію в навантаження. Ця функція дозволяє підзарядитися батареям ІБП до необхідного рівня, щоб не виникло ситуація, коли при повторному припинення подачі електроенергії акумулятори не заряджені і сервер різко вимкнеться, не встигнувши навіть завантажити операційну систему.

резюме

Отже, ми з вами розібрали основні помилки при виборі ДБЖ для систем відеоспостереження та розглянули методики розрахунку потужності і часу автономної роботи ДБЖ. Сподіваємося, що тепер у вас не будуть виникати складнощі при підборі ДБЖ під проектовану або монтируемую вами систему відеоспостереження.

Корисно знати:

Якщо ви проектуєте систему відеоспостереження і використовуєте обладнання VIDEOMAX , Корисно знати такі особливості:

1. Ми використовуємо сучасні блоки живлення виключно з функцією коригування потужності (PFC). Це дозволяє при розрахунку необхідної потужності ДБЖ застосовувати коефіцієнт перерахунку вати в VA рівний "1".
2. У паспорті на виріб ми вказуємо реальне максимальне споживання пристрою, а не максимальну потужність встановленого блоку живлення. Параметри ДБЖ, в цьому випадку, розраховуються в точній відповідності з параметрами навантаження. Замовник не переплачує за зайву потужність.

Якщо у Вас все ж виникають проблеми з вибором джерел безперебійного живлення, ви можете звернутися до нас - компанії Відеомакс. Наші менеджери та інженери готові оптимізувати обладнання під ваше завдання, щоб ви не переплачували, і щоб ваша пропозиція була найвигіднішим для замовника.

Про особливості вибору ДБЖ для системи відеоспостереження ми розповідали в одному з вебінарів . Фрагмент вебінару "Захищена система відеоспостереження" на тему захисту від відключення електроживлення і вибору ДБЖ: