Какой ИБП выбрать?

Область применения ИБП во многом зависит от его мощности, например.

Требования, которым отвечает источник бесперебойного питания для персонального компьютера и для сервера – отличаются. Условия, предъявляемые серверным ИБП – гораздо выше, чем для ИБП персонального компьютера. Все-таки, с сервером (серверами) всегда связаны не только периферийные устройства, но и компьютеры, чьи пользователи могут подключаться к данной сети удаленно.

Кроме распространенных задач, тех, что решают любые бесперебойные источники питания, серверные ИБП имеют еще несколько специфичных функций. В числе которых находятся: дистанционное управление при помощи локальной сети, функция автоматического тестирования ИБП и автоматической диагностики аккумулятора.

Поскольку мощность, которую выдают ИБП для сервера – очень большая, система питания обычно состоит из блоков, устанавливаемых в одну серверную стойку. Такой ИБП имеет еще одно реальное преимущество: появляется возможность производить «горячий ремонт», тестирование, замену неисправного блока системы – без отключения источника бесперебойного питания от сети. Собственно, заменить неисправный блок на резервный (работоспособный), и затем уже без спешки производить ремонт (либо, обратиться в сервисную службу) – всегда удобней и проще.

Он-лайн или не Он-лайн?

ИБП класса on-line, то есть система с двойным преобразованием, обеспечивает наивысшую степень защиты электроприборов, к ней подключаемых.

Главным же недостатком резервных (off-line), как и линейно-интерактивных ИБП остается необходимость в переключении питаемой нагрузки с напряжения сети на генератор (инвертор), питаемый от батареи. Время такого переключения нагрузки, все же, нельзя считать «нулевым», само переключение вызовет переходный процесс, с наличием нежелательных «всплесков». Все это приводит как минимум к сбою в работе, кратковременному пропаданию питания на каждом устройстве, подключаемом к ИБП.

Питание с двойным преобразованием от указанной проблемы избавлено. В таких ИБП, нагрузка от инвертора (генератора переменного напряжения) будет запитана постоянно. Как можно понять, вход инвертора подключен к постоянному (а не переменному) напряжению заряженной батареи или выпрямителя. Выпрямитель здесь преобразует переменное напряжение 220 В в постоянное (12 В или 24). Когда напряжение «выпрямителя» исчезает, инвертор продолжит работу, питаясь только от батареи.

На самом деле, создавать ИБП серьезной мощности (вплоть до 500 кВА) можно только по схеме с двойным преобразованием. Конечно, такой ИБП обеспечивает питанием не один компьютер, а серверную комнату, офис либо все здание целиком. При выборе, учитывайте, что ИБП мощностью от 10 кВа предназначены для использования совместно с трехфазной сетью.

Компоновка

ИБП не слишком большой мощности (до 1000 ВА) обычно работают от батарей 7-20 минут. ИБП с большой выходной мощностью могут вообще не иметь батареи в стандартном комплекте. Исходя из условий работы, они дополнительно оснащаются батарейными блоками на разную емкость. Число батарей, то есть – суммарная емкость, влияет на время аварийной работы. Как правило – пропорционально.

А каким оно должно быть? Распространенный вариант использования ИБП для питания нагрузки до запуска мотора генератора (дизеля) – будет подразумевать выбор в зависимости от характеристики дизеля. Для аварийного завершения (программ и сервисов) – сейчас уже, в общем, достаточно 10 или 15 минут, при «современной» скорости работы процессора.

К дополнительным функциям, относящимся именно к электрической части систем ИБП, относится возможность работы без использования аккумуляторов, когда в сети – повышенное, либо – пониженное напряжение (режим SmartTrim и SmartBoost соответственно). Пороговое значение (при котором переход «на аккумулятор» все же произойдет) можно настраивать (для обоих режимов – отдельно).

Управление

В любом рэковом ИБП APC Smart есть функция выключения или включение по расписанию, для чего используется – сервер (соединяемый с ИБП через порт COM), или сетевая плата Web/SNMP управления.

Как правило, нужна одна функция: выключение рабочей станции в течение, допустим 10 минут после включения «батарейного» режима. То есть, мы даем ОС целых 10 минут на гашение. А для включения с появлением напряжения в сети 220В, можно настроить БИОС системной платы – Power On при появлении питания ПК (при включении). Собственно, нужно ли что-то еще?

Такая настройка – типичная. И расписание здесь не используется: есть свет – сервер работает, нет света – нет и работы.

Адаптер ИБП фирмы APC носит название Power Net SNMP (пример: AP9617). Собственно, адаптер АРС Power Net SNMP, играет роль и SNMP-агента и платы Ethernet для всех Smart-UPS этой фирмы. На самой плате адаптера – только один RJ-разъем (LAN 10MBit), а компьютеры, получающие сигнал с ИБП, находятся том же сегменте локальной сети Base 100 (либо 1000MBit), что и сам ИБП.

Предупреждающий сигнал посылается на все рабочие станции (сигнал имеет «общий» IP), после чего, каждая, получившая этот сигнал, автоматически выполнит действия: остановку всех сервисов; выключение (средствами операционной системы).

Для управления этими функциями (программное отключение – включение), нужно запомнить два «слова»: When power fails(«когда электричество пропадает») – когда именно начать выключение; When power returns(«при появлении электричества») – включить УПС немедленно, либо после указанного («никогда» – значит, включать вручную).

Параметр When power fails можно настроить на время до полного разряда батарей (например, «начать выключение за 7 минут до разряда»), но можно выбрать значение immediate («немедленно»), чтобы дать максимальное время на остановку и выключение серверов средствами ОС.

Примечание: время до разряда задается из расчета на полную (максимальную) мощность потребления.

Настройка с помощью кнопок (и, типичные неисправности)

Большинство нужных параметров ибп для сервера можно настраивать «аппаратно» (кнопками на панели устройства). Например, в APC серии Smart, есть «Кнопка настройки конфигурации».

В APC одной кнопкой можно настроить порог, при котором ИБП переключится на аккумуляторы, то есть, верхний и нижний предел напряжения (светодиод – индикатор отображает значение текущей настройки своей яркостью). Нажатие этой же кнопки с клавишей «On» позволит менять параметр When power fails.

А неисправности подключения (речь идет о локальной сети), диагностирует плата SNMP:

1. Зеленая лампа горит – SNMP агент работает в штатном режиме;
2. Зеленая лампа мигает – агент SNMP не настроен;
3. Красная лампа горит – аппаратный сбой оборудования;
4. Красная лампа мигает – обрыв кабеля LAN.

«Софтовое» управление

Как уже говорилось, сетевая плата ИБП APC Smart является веб-сервером, то есть для управления (установки параметров) ИБП предоставляется веб-интерфейс. У APC, он имеет название Power Chute Net-work Shutdown.

Набрав нужное имя в браузере, попадаем в Configuration Wizard:

Страница Configuration Wizard: Security позволяет задать логин и пароль. Нажав «Next», видим страницу Electrical Configuration:

Программное обеспечение UPS умеет работать и с сервером, имеющим два внутренних блока питания (программа «видит» 2-3 UPS, как один). В каждом из случаев, работающий сервер (или несколько), будет получать сообщения корректно. Итак:

1. Single UPS. Тут все понятно, ИБП – один, одна питающая линия.
2. Redundant – резервная схема с применением 2 или более ИБП, подключенных к машине с числом блоков питания 2 или больше (таких «машин» может быть несколько);
3. Массив UPS, выход которых – «запараллелен» (а можно ли делать так? и, если да – то с UPS каких фирм?).

По умолчанию – один ИБП. Нажав «Next», видим «детали» IP-подключения (UPS-Details):

Жмем «Next», «Next», и в конечном счете, попадаем на страницу настройки устройства:

Настроить реакцию на события (эвенты) можно, как нам угодно. Мы настроили «отключение» ИБП при 15% заряда батареи, и перегреве корпуса (к плате ap9631 прилагается датчик внешней температуры).

Мы рассмотрели ИБП только одной марки, однако, другие – по функциям будут разниться не так уж сильно. Делая выбор ибп, становится ясно, на что обращать внимание: наличие датчиков; стоимость управляющей Ethernet-«платы».

Параллельное соединение ИБП

Соединение «в параллель» – техническое решение, направленное как на повышение общей надежности (аппаратное резервирование ИБП), так и на увеличение выходной мощности данной системы. Возможно электрическое параллельное соединение нескольких одноранговых ИБП. При этом, объединяются их входы и выходы.

Конечно, параллелить источники напряжения «просто так» – нельзя. Работоспособность же подобных систем обеспечивается наличием схемы синхронизации выходного напряжения по фазе. У APC, технология называется «Active Sync».

Получаем: равномерное распределение нагрузки между всеми источниками; при выходе из строя одного - мощность перераспределится между исправными. Обычно, используется схема N+1 резервирования (надо 3000 ВА – берем 4 ИБП по 1000 ВА).

Обратите внимание, что не все ИБП (даже серверные) поддерживают данную функцию.

Примечание: максимально число «параллельно» используемых ИБП – всегда ограничено. Обычно 3 или 4 (для некоторых моделей UPS – это 8).

Расчет мощности

На сайте каждого производителя оборудования, предлагают рассчитать мощность для UPS автоматически (и – подобрать нужные вам модели UPS). Для фирмы APC, этот сайт: www.apc.com/tools/ups_selector/index.cfm.

Емкость батарей также будет рассчитана (в зависимости от времени работы, которое вы укажете).

Как видим, существует два варианта автоматического расчета. Первый – это «подставлять» имеющуюся у вас конфигурацию компьютера (процессор, количество/тип жестких дисков, наличие принтера). В-общем, такой расчет – достаточно точный. Но делается он – с избытком.

Другой метод расчета – когда вы сами знаете, сколько Вольт-Ампер нужно каждой рабочей станции. Зная их «численность», легко подсчитать суммарную мощность.

О влиянии power factor блока питания на расчетную мощность

Как известно, потребляемая мощность (в Вольт-Амперах) равна максимальной мощности в Ваттах, умноженной на поправочный коэффициент (power factor):

Значение же коэффициента power factor (Pf) – разное, для разных типов компьютерных БП. Для импульсного БП, не имеющего коррекции Pf (на входе которого – диодный мост и конденсаторы), оно равно 0,6. Применение систем коррекции power factor в современных блоках питания позволяет «приблизить» значение коэффициента к 1. Но с системами PFC (коррекция Pf) – тоже, не все так просто.

Во-первых, пассивная коррекция (PPFC). Коэффициент для расчетов можно принять равным 0,9 (0,85 для «мощных» БП). В принципе, это – работает. Но дешевые ИБП (не Он-лайн) такую коррекцию не переносят на дух, могут выйти из строя (что вызвано наличием индуктивностей на входе БП).

С активной коррекцией – тоже, не просто. Казалось бы, можно принять Pf = 1 (чтобы не заморачиваться). Однако, тонкости – в следующем.

Вопрос: существует ли проблема совместной работы ИБП и блока питания APFC? Влияет ли форма выходного сигнала ИБП (синусоида или аппроксимация) на работу такого БП?

Ответ: да, проблема существует. В большей степени проявляется она только с блоками питания APFC, имеющими «автовольтаж» (Full Range). UPS до 1000VA (а возможно, и чуть выше) c таким блоком питания ведут себя неадекватно, при достаточной «прожорливости» компьютера (свыше 300W) появляется кратковременное пропадание напряжения (происходит перезагрузка ПК).

Вопрос: почему эта проблема возможна?

Ответ: вследствие кратковременного потребления завышенного тока модулем APFC, имеющим «автовольтаж».

Например, на БП Hiper R HPU-580W написано :

110…120V (8A) и 200…240V (5A). 5А – многовато (для 580 Ватт), хорошо, что честно указано.

Есть блоки питания с APFC без опции «автовольтаж» (то есть, с переключателем). Например:

Hiper HPU 3S425 – вероятно, и другие БП данной фирмы (БП Hiper с автовольтажем не встречались);
FSP Optima Pro 500W, 550W (230V) (а БП данной серии 600W и выше, к сожалению, имеют автовольтаж).

Приведенные выше БП (но – не только они), в совместной работе с Он-лайн ИБП проблем не вызывают.

Что бывает при «заниженной» мощности ИБП?

При недостаточной выходной мощности источника бесперебойного питания, возможны:

1. Кратковременное отключение компьютера (что сразу влечет «перезагрузку» с потерей данных).
2. Превышение силы тока в 1,5-2 раза – переключит ИБП в режим защиты. Даже если «превышение» длилось по времени 20-30 мС.

Конечно, компьютер, сервер, рабочая станция – не постоянно работают на полную мощность. Однако, выбирая источник бесперебойного питания ИБП (или массив ИБП), следует исходить из максимально возможных значений.

Время, необходимое для корректного «гашения» сервера

Остановка рабочей станции происходит под управлением операционной системы, получающей соответствующую команду «извне». В каждом конкретном случае, значение интервала времени, необходимое для полной остановки всех приложений и сервисов, строго индивидуально.

Для того, чтобы его вычислить, не надо покупать ИБП. Вы можете сами все вычислить. Для чего, можно искусственно загрузить сервер, моделируя наихудшую из ситуаций (наибольшую вычислительную нагрузку), чтобы засечь затем, сколько минут проходит до выключения.

Добавив к этому интервалу 20-30%, смело выбирайте систему ИБП с такими параметрами.

Иногда время работы «от аккумуляторов» выбирают специально несколько больше, чтобы не «гасить» машины каждый раз, как только на минуту пропадет (понизится) напряжение. Выбор тут больше зависит от измеренных параметров электросети.

Резервное копирование небольшой базы данных MS SQL – занимает пару секунд. Копирование и сохранение (выгрузка) инфо-баз 1С «Предприятие» – может занять 10 минут (или более), в зависимости от объема и конфигурации сервера.

Можно сказать: ориентироваться стоит все же на то, что со временем ресурсы всех «баз» на сервере – возрастают, а время резервирования никогда не зависит от «объема» линейно…

Поэтому, при выборе ИБП ориентируются на модели, в составе которых предусмотрено масштабирование времени автономной работы (установка дополнительных аккумуляторов).

Вкратце – о фирмах

LIEBERT (сертификация по ISO 9001, сертификаты России и СНГ)

С 1975 года, Liebert GmbH поставляет мощные профессиональные решения нашему ВПК. Более широкую известность, Liebert получает 7 лет назад, так как выходит на рынок ИБП средней и малой мощности. С использованием продукции Liebert, создаются системы электропитания как серверов, рабочих станций, так и централизованные источники питания зданий.

Данной компанией, выпускаются только источники класса «Он-лайн». Именно Liebert впервые применено микропроцессорное управление. Сейчас компания предлагает широкий ассортимент продукции, источники питания, рассчитанные на весь диапазон потребляемых мощностей (от 700 VA).

EATON-POWERWARE (поставка комплексных решений «под ключ»)

Источники бесперебойного питания компании Eaton специально разрабатываются для совместной работы с серверами и компьютерными нагрузками, и отличающимися высокой эффективностью (коэффициент полезного действия – от 0,9). На рынке, продукция компании представлена различными моделями, рассчитанными на разную мощность. У компании – более чем 40-летний опыт в работе с корпоративными клиентами.

APC (системы питания для вычислительной техники)

С 2007 года, американский концерн APC входит в состав Schneider Electric, и совместно с фирмой MGE UPS, там составляет подразделение глобальной компании Critical Power. Иногда встретить и такую эмблему: «APC совместно с Schneider Electric».

История компании APC начинается в 1981 году. Ее основали трое выпускников Массачусетского технологического университета. Изначально, целью компании были исследования в сфере использования солнечной энергии. Однако, в скором времени APC сместила свои интересы, и с 1984 года занимается только защитой электропитания. Первый ИБП компании - это модель 450AT+, выпущенная в том же (84-м) году.

Повсеместная компьютеризация постепенно приводит к тому, что в 1988-м бюджет APC составлял уже полтора миллиона долларов. Первый международный завод в Ирландии начал свою работу в 1994 году. Сейчас бюджет компании – на несколько порядков больше. Но основной сегмент продаваемой продукции – именно «серверные» решения, рассчитанные на мощность от 1000VA.

IPPON (продукция тайваньской компании Centralion Industrial)

Источники бесперебойного питания, предназначенные для дома и офиса, и другие устройства защиты электроснабжения – составляют основу рыночного сегмента IPPON. В ассортименте есть ИБП, разработанные специально для российских условий.

На рынке России, бренд появился в 2002 году, сегодня IPPON – одна из трех ведущих компаний розничных поставок ИБП.

Сегодня покупателю предлагаются семь линеек моделей, всех классов (Off-Line, Интерэктив, On-Line). Под маркой IPPON сейчас выпускается 25 разных моделей, диапазон мощности которых – от 400 до нескольких тысяч ВА. Самой «дорогой» линейкой, является Smart Power Pro. В начале 2012-го, компания выходит на рынок «Он-лайн» с мощной моделью, предназначенной для промышленного оборудования (серверных стоек): Innova RT.

Надежность IPPON ИБП подтверждена двухлетней гарантией, сертификатами качества.

В заключение, можно сказать, что «тренды» рынка бюджетных решений (недорогих ИБП для дома и офиса) и профессиональных систем электропитания – различаются. Даже, можно сказать, в чем-то эти два рынка – противоположны. Опытные, проверенные временем компании могут уйти в более дорогой сегмент серверных решений, тогда как «бюджетные» UPS сейчас предлагается все большим числом «новых» фирм.

Кратенький обзор блоков питания

Пассивные (stand-by, так же может использоваться название «резервные», официальное название типа - VFD, Voltage and Frequency Dependent) - самый доступный тип ИБП, назван так, потому что батарея и инвертор (схема, преобразующая постоянное напряжение в переменное) в нормальном состоянии при работе от сети полностью отключены от нагрузки на выходе, а переключение на них происходит только в случае пропадания питания на входе (либо выхода его напряжения за допустимые пределы), время переключения с работы от сети на работу от батареи составляет обычно десятые доли секунды, а выходной сигнал имеет форму меандра или простейшего приближения синусоиды.

ИБП данного типа, как правило, не защищают подключённую аппаратуру от помех при работе от сети, также к ним категорически запрещено подключать устройства, имеющие значительный компонент индуктивной нагрузки, а именно: трансформаторные БП (кроме БП небольшой мощности для модемов и т.п.) и электродвигатели переменного тока, поскольку подача несинусоидального сигнала на такие устройства чревата их выходом из строя, т.е. корректно они работают только с импульсными БП, которыми оснащены все современные ПК, мониторы и существенная часть периферии и бытовой аппаратуре.

Тем не менее, даже в случае с импульсными БП подача меандра или трапеции вместо синуса приводит к повышенному количеству помех на внутренних выходах блоков питания устройств, работающих от таких ИБП. Поэтому к данным ИБП не рекомендуется подключать аудио-видео аппаратуру, а также дорогостоящие или выполняющие ответственную работу ПК, их основное применение - домашние и офисные ПК.

Среди продукции APC к данному типу относятся оптимальные по критерию «возможности/цена» ИБП следующих серий:

В начале 2010 года компания APC выпустила обновленную модель серии RS - Back-UPS RS 550 () Данное устройство обладает новой интересной функцией энергосбережения. Она реализована в виде "зависимых" выходных розеток UPS, которые обесточиваюся, если вы выключаете компьютер, подключенный к "основным" розеткам устройства. Таким образом можно экономить энергию, автоматически отключая оборудование типа хабов, модемов, роутеров и прочей периферии, обычно ненужной при неработающем компьютере. Еще одним важным новшеством, делающим использование UPS более удобным, является наличие жидкокристаллического дисплея, отображающего развернутую информацию о состоянии ИБП и электросети.

С двойным преобразованием (double conversion, также называются "онлайн-ИБП", официальное название типа - VFI, Voltage and Frequency Independent) - ИБП, в котором батарея постоянно заряжается от сети и отдаёт ток инвертору, благодаря чему подключаемая к нему нагрузка полностью гальванически развязана с электрической сетью общего пользования и постоянно питается от чистой синусоиды.

Данные ИБП не имеют каких-либо ограничений по типам подключаемой аппаратуры, если её максимальная потребляемая мощность не превышает возможности ИБП. Их основное применение - контрольно-измерительная аппаратура, ответственное коммуникационное оборудование, серверы повышенной надёжности и прочие применения, где требуется максимально качественное и надёжное электропитание. APC предлагает следующую серию ИБП данного типа:

(Иногда упоминается как Smart Online) - серия ИБП для самых ответственных применений, дающая наиболее стабильное выходное напряжение в любых условиях.