Що таке джерело безперебійного живлення (ДБЖ) та як його вибрати?

Як працює безперебійник?

Принцип дії доволі простий. Поки в мережі є електроенергія, вона подається напряму. Але в разі раптового вимкнення спрацьовують електронні контактори. Вони перемикають живлення на батарею за частку секунди — іноді навіть за пару мілісекунд. Техніка продовжує працювати без перебоїв — звідси й назва такого класу пристроїв.

Але варто розуміти, що джерело безперебійного живлення — це не довгострокове розв’язання проблеми блекаутів, а лише екстрена допомога у скрутному становищі. Потужний комп’ютер здатен працювати від батареї лише кілька хвилин, холодильник чи циркуляційний насос — пару годин, роутер — до доби. Лише при зарядці смартфонів, ноутбуків і портативних гаджетів енергії буде вистачати більше ніж на день. Зазвичай ДБЖ використовують, щоб підтримувати роботу пристроїв до ввімкнення генераторів. Ще один варіант — замінювати батареї, щоб продовжувати термін автономного енергозабезпечення.

Коли у мережі знову з’являється струм, джерело безперебійного живлення використовує надлишок потужності, щоб заряджати акумулятори. Процес йде автоматично — вам не потрібно вмикати цю функцію вручну та стежити за виконанням процесу.

Зрозуміло, що безперебійники мають певний ресурс, який буде швидко вичерпуватися при постійних вимкненнях електроенергії. Він вимірюється як у роках експлуатації, так і в циклах заряджання-розряджання. Коли цей ресурс добігає кінця, вам необхідно замінювати батареї. При цьому бажано обслуговувати й інші компоненти, слідкуючи за їх технічним станом.

Вибір безперебійника за типом

Перше, на що варто звернути увагу — це технологія, за якою побудований пристрій. Розбираємося, як вибрати безперебійник з урахуванням принципу його дії.

Резервні (off-line UPS)

Найпростіші, найдешевші та найзручніші в обслуговуванні моделі. Такі джерела живлення працюють за описаною вище схемою. Якщо напруга відхиляється від норми більше ніж на 5–10% залежно від заводських налаштувань, вони автоматично перемикають живлення на батарею. 

Переваги та недоліки

Лінійно-інтерактивні (line-interactive UPS)

Конструкція цих ДБЖ доповнена простим стабілізатором напруги. Він вже здатен коригувати більші відхилення — до 25–35%. Це дозволяє уникнути перемикання на батарею при мінімальному просаджуванні напруги, яке не несе серйозної загрози для обладнання. 

Переваги та недоліки

Подвійного перетворення (on-line UPS)

Топові моделі з найвищим рівнем захисту. Фактично, on-line UPS — це інверторний стабілізатор, до якого під’єднані батареї. Він повністю розриває зв’язок між електромережею та споживачами — струм спочатку вирівнюється, проходить через конденсатори чи батареї залежно від режиму роботи, а потім знову перетворюється на змінний.

Переваги та недоліки

Гібридний МРРТ

Цей клас пристроїв схожий на ДБЖ за призначенням. Але насправді він належить до іншої категорії техніки — сонячних інверторів. Як зрозуміло з назви, його основне призначення — трансформація енергії, отриманої від сонячних батарей. А можливість під’єднання акумуляторів — приємний бонус. 

Переваги та недоліки

Вибір ДБЖ за технічними характеристиками

Звичайно, в кожній з перерахованих вище категорій є дуже великий вибір джерел безперебійного живлення. Як зрозуміти, який саме потрібен вам? Для цього варто приділити увагу наступним характеристикам. 

Автономність

Час безперервної роботи техніки при вимкненні електрики в централізованій мережі. Знаючи, що таке ДБЖ, ви маєте розуміти, що він буде напряму залежати від потужності під’єднаних пристроїв. Чим більше споживання, тим менше час автономної роботи. 

Деякі виробники спрощують задачу. У технічних паспортах вони вказують орієнтовну автономність при підключенні певних пристроїв — ноутбуків, комп’ютерів, роутерів, котлів опалення тощо. Зазвичай цей показник вказується із запасом, тож ви можете спиратися на нього при покупці. 

Якщо ж потрібної вам цифри немає в паспорті, доведеться згадати шкільний курс математики (обов’язково) та фізики (бажано). 

Як розрахувати необхідну місткість акумулятора?

Формула виглядає наступним чином:

Час автономної роботи=Місткість акумулятора×внутрішня напруга батареї×ККД безперебійникаПотужність приладів

Наприклад, ми маємо комп’ютер потужністю 450 Вт. Внутрішню напругу та ККД можна знайти в паспорті джерела безперебійного живлення. Якщо їх там немає, ці показники приймаються за 12 В і 0,8 відповідно. Припустимо, що ми маємо батарею на 60 А*г. Тоді:

Час автономної роботи=6012×0,8450=576450=1,3 години або 1 година 18 хвилин

А якщо ви впевнені щодо часу автономної роботи та не знаєте, який саме акумулятор вам потрібен? Тоді формулу можна розвернути навпаки:

Місткість=Час автономної роботи ×Потужність приладівВнутрішня напруга батареї×ККД

Наприклад, ми маємо циркуляційний насос котла опалення на дачі потужністю 250 Вт, який має працювати принаймні 4 години. Тоді:

Місткість=425012×0,8=8009,6=83,3 А*г

Потужність

Час автономної роботи — це чудово. Але безперебійник ще повинен мати достатню вихідну потужність, щоб «тягнути» вашу техніку. І не тільки в стабільному режимі, а й на старті, коли електромотори споживають набагато більше енергії.

У цьому випадку працює просте правило. Максимальна потужність джерела безперебійного живлення має бути принаймні на 20% більше за пускове споживання, а номінальна — за стабільне. Дотримуючись цього правила, ви забезпечите правильну роботи всіх приладів. 

Як розрахувати необхідну потужність ДБЖ?

Здається, що може бути простіше — просумувати потужність і помножити підсумкове число на 1,2. Але це працює тільки з номінальною потужністю, яка й вказується на коробці з побутовою технікою. Зі стартовою або максимальною все буде складніше. Зазвичай виробники наводять у технічному паспорті коефіцієнт пускового споживання, який треба помножити на номінальну потужність. Розглянемо простий приклад.

Якщо виробник вказує не потужність UPS, а струм, помножте його на внутрішню напругу батареї — 12 В для побутових моделей. Наприклад, якщо номінальний струм дорівнює 90 А, а максимальний — 200, це буде відповідати споживанню у 1080 та 2400 Вт відповідно.

Тип вихідного сигналу (синусоїда напруги)

Якщо ви пам’ятаєте шкільний курс фізики, то розумієте, що струм називається змінним через те, що його сила й напрямок змінюються з плином часу. І характер цих змін має дуже велике значення. В ідеалі прилади мають отримувати синусоїдальний сигнал з плавними коливаннями від плюса до мінуса. Це особливо важливо для електромоторів, які мають отримувати електроенергію в певних точках обертання. Якщо сигнал відрізняється, ефективність роботи падає, а рівень нагріву зростає.

Але є й споживачі, для яких форма сигналу безперебійника має не таке велике значення. Наприклад, це обігрівачі, лампи освітлення та прилади з імпульсними блоками живлення, наприклад, ноутбуки. Їм буде достатньо апроксимованої синусоїди, в якій зміна відбувається ступенево, з невеликими, але різкими перепадами.

Час перемикання

Знаючи, як працює безперебійник, ви можете зрозуміти, що для нього буде дуже важливою затримка при перемиканні між мережею та батареєю. Чим менше цей показник, тим краще для техніки — електромотори не встигнуть втратити потужність, електронні контролери продовжать подавати команди, а комп’ютери збережуть інформацію.

Усі прилади умовно поділяють на три категорії відповідно до їх потреб у швидкості перемикання:

• обігрівачі, пральні машини, котли опалення, холодильники та інша побутова техніка — від 10 до 20 мс;

• комп’ютери — від 5 до 10 мс;

• медична та телекомунікаційна техніка, системи безпеки — менше ніж 5 мс.

Інтервал напруги

Напруга на вході, при якій ДБЖ продовжує працювати від мережі та не здійснює перемикання на батарею. Чим ширше цей діапазон, тим менше навантаження на акумулятор і тим вище рівень захисту техніки. Зазвичай інтервал напруги залежить від класу джерела безперебійного живлення:

• резервне — орієнтовно від 205–210 до 230–240 В;

• лінійно-інтерактивне — від 190 до 240–250 В;

• з подвійним перетворенням — від 140–150 до 250–280 В.

Додаткові функції та можливості ДБЖ

І ще один нюанс, перш ніж ми перейдемо до практичних рекомендацій. Вибираючи джерело живлення, зверніть увагу на наступні функції:

• холодний старт означає можливість запуску приладу без централізованого енергопостачання;

• гаряча заміна — під’єднання нової батареї без вимкнення живлення споживачів;

• діагностичний дисплей показує поточні параметри та дозволяє отримувати інформацію про помилки;

• вихід для під’єднання до комп’ютера допомагає автоматизувати роботи пристрою та контролювати його дистанційно;

• виходи USB ідеально підходять для заряджання мобільних гаджетів.

Вибір ДБЖ за призначенням

Отже, тепер ми знаємо все про джерела безперебійного живлення, їх типи, функції та характеристики. Лишилося відповісти на одне просте, але дуже важливе питання — як вибрати ДБЖ для комп’ютера, холодильника чи котла?

Для компʼютера

Оптимальний варіант — лінійно-інтерактивна модель із вбудованим стабілізатором. Зазвичай для стаціонарних комп’ютерів підбирають UPS, які дозволяють швидко зберегти файли та правильно завершити роботу програм. Для цього буде достатньо 10–15 хвилин автономної роботи. 

Для квартири чи будинку

Якщо ви збираєтесь під’єднувати багато потужних пристроїв для ДБЖ, вам варто орієнтуватися на наступні особливості:

• зовнішнє розташування батарей з можливістю гарячої заміни;

• правильний синусоїдальний сигнал для холодильників та інших пристроїв на основі електромоторів;

• потужність, яка дозволяє використовувати деякі прилади почергово, а не одночасно.

Для газових котлів

Циркуляційні насоси та електронні блоки управління систем опалення дуже чутливі до перепадів напруги та зміни частоти в мережі. Тому для котлів варто купувати джерела безперебійного живлення з подвійним перетворенням. Якщо напруга в мережі доволі стабільна, підійдуть і лінійно-інтерактивні моделі — але обов’язково з правильною синусоїдою.

Підбиваємо підсумки

Джерело безперебійного живлення — дуже важливий пристрій в умовах постійних блекаутів. Він здатен підтримувати автономну роботу потужної техніки протягом кількох десятків хвилин, а приладів з помірним споживанням — до кількох годин. Вибираючи ДБЖ, обов’язково звертайте увагу на його конструкцію, потужність і місткість батарей. Не забувайте також про форму синусоїдального сигналу, діапазон вхідної напруги та наявність додаткових функцій.