Какая топология ИБП лучше всего подходит для защиты вашего ИТ-приложения? Неправильный выбор ИБП может дорого обойтись и оставить критически важную нагрузку незащищенной, если простой оборудования недопустим. Система ИБП, которая выглядит вполне подходящей и работает при наличии сетевого электропитания, слишком часто может выдавать несовместимую форму сигнала или выходное напряжение, долго переключаться на батарею или работать от батареи меньше, чем ожидалось.
ИТ-устройства, в том числе традиционные серверы и серверы с искусственным интеллектом, ИТ-системы SAN, решения для хранения данных, мосты и маршрутизаторы, имеют свои особенности нагрузки. Каждое из них должно быть подключено к соответствующей ИБП топологии. Чтобы решить, какая ИБП топология подходит для вашего приложения, достаточно ответить на несколько общих вопросов.
Почему топология важнее времени работы или мощности
Существует три основных топологии, каждая из которых обеспечивает свой уровень защиты электропитания.
Большинство руководств по покупке ИБП начинаются с вопроса «Какова моя ИТ-нагрузка в вольт-амперах или ваттах?», за которым следует вопрос «На какое время должна хватить батарея при отключении сетевого питания?». Это правильные вопросы, но выбор топологии ИБП определяет уровень электрической мощности, обеспечиваемой системой ИБП, и то, как она реагирует на электромагнитные помехи (скачки напряжения и электрические шумы), перебои в подаче электроэнергии (провалы, скачки и пониженное напряжение) и отключения электроэнергии. Ваши ИТ-нагрузки могут выйти из строя из-за перегрузок, неспособности нормально функционировать при неправильном выходном сигнале выбранного вами ИБП или при плохо контролируемом и регулируемом напряжении и частоте.
При выборе ИБП всегда предпочтительнее использовать его примерно на 80 % от общей мощности ИБП. Чем ниже нагрузка в вольт-амперах или ваттах, тем дольше работает аккумулятор. Часто система ИБП с неправильно подобранной мощностью и правильной топологией может работать лучше, чем система ИБП с неправильно подобранной мощностью и неправильной топологией.
Итак, какие существуют три типа ИБП?
Резервный ИБП (автономный ИБП)
Решение ИБП, обеспечивающее защиту электропитания начального уровня. При нормальном напряжении в сети нагрузка подключается напрямую через резервный ИБП к источнику питания. ИБП предназначен для переключения на питание от аккумулятора (в течение 2–10 миллисекунд) в случае сбоя или отклонения сетевого электропитания от заданных параметров, а также при возникновении в ИБП перенапряжения, скачков напряжения или электрических помех, которые встроенные фильтры могут «срезать» или подавить до безопасного уровня.
- Преимущества: простое, недорогое и энергоэффективное решение для резервного питания.
- Недостатки: время переключения нагрузки (с сетевого питания на инверторную батарею) может привести к перебоям в питании подключенного оборудования, особенно чувствительных ИТ-систем, которые могут перезагрузиться или столкнуться с ошибкой при обработке или хранении данных. ИБП обеспечивает минимальную защиту от просадок, скачков напряжения или некачественного электропитания и не имеет функции коррекции формы выходного сигнала. Выходной сигнал обычно представляет собой ступенчатую или прямоугольную форму.
«Резервный автономный ИБП»: может использоваться для обеспечения некоторой защиты и резервного питания от аккумулятора настольных рабочих станций, терминалов EPoS, небольших периферийных ИТ-устройств (мостов и маршрутизаторов) и некритичного офисного оборудования в домашних условиях или в небольшом офисе.
Line Interactive ИБП
Обеспечивает следующий уровень защиты электропитания (промежуточный уровень), поскольку линейный интерактивный ИБП оснащен автоматическим регулятором напряжения (AVR) для коррекции провалов, скачков и понижений напряжения, а также улучшенной фильтрацией для защиты от скачков напряжения и электрических помех, более быстрым временем переключения инвертора — 2–4 миллисекунды — и улучшенным выходным сигналом, иногда в форме синусоиды.
- Сильные стороны: этот тип ИБП обеспечивает превосходную защиту автономного ИБП при наличии сетевого питания, используя AVR для устранения проблем, связанных с напряжением, и снижения расхода заряда батареи. Стоимость эксплуатации может быть ниже, чем у работающего в режиме онлайн ИБП, поскольку инвертор работает только при необходимости и может быть более доступным при той же мощности.
- Недостатки: при зарядке аккумулятора все еще остается время передачи данных, и, хотя оно меньше, чем у ИБП в режиме ожидания, оно может нарушить работу некоторых чувствительных ИТ-систем. AVR обеспечивает хорошую стабилизацию мощности, но не может справиться с сильными скачками напряжения или колебаниями частоты. Форма выходного сигнала в режиме работы от аккумулятора зависит от секции инвертора и может быть прямоугольной или синусоидальной. Если требуется более длительное время автономной работы, ИБП обычно выбирают с запасом мощности.
ИБП с линейно-интерактивной топологией Line Interactive можно использовать в небольших серверных, комнатах связи и серверных стойках в филиалах, где есть относительно стабильное сетевое питание от местной электросети. Линейно-интерактивные ИБП мощностью до 3 кВА являются одними из самых распространенных в коммерческих офисах, поскольку они подключаются по принципу «подключи и работай» и обеспечивают хороший уровень защиты электропитания.
Онлайн-ИБП (с двойным преобразованием) UPS
Несмотря на то, что автономные и линейно-интерактивные ИБП имеют схожую конструкцию, онлайн-ИБП UPS представляют собой принципиально новую технологию. По сути, инвертор работает непрерывно и подключен к нагрузке. Во-вторых, онлайн-ИБП UPS имеет встроенный автоматический байпас и при перегрузке или внутренней неисправности UPS безопасно переключается на сеть.
Онлайн-ИБП UPS называют ИБП с двойным преобразованием UPS, поскольку входящий переменный ток преобразуется в два уровня постоянного тока: один используется для зарядки аккумулятора, а другой — для подачи постоянного тока на инвертор. При отключении сетевого питания емкость ИБП обеспечивает непрерывность подачи постоянного тока, когда вход инвертора переключается между источниками постоянного тока. Инвертор работает без перебоев, а поскольку он работает постоянно, время переключения нагрузки равно нулю. Это действительно бесперебойное питание, независимо от того, работает ли система от сети переменного тока, генератора или подключенной аккумуляторной батареи.
- Преимущества: автономные ИБП обеспечивают высочайший уровень защиты от перебоев в подаче электроэнергии (нулевое время передачи), цифровой синусоидальный выходной сигнал инвертора и изоляцию от скачков напряжения в сети и электрических помех. Вход переменного тока работает в широком диапазоне напряжений, что снижает потребность ИБП в постоянном токе от аккумуляторной батареи. Поскольку инвертор ИБП рассчитан на непрерывную работу, для более длительного времени работы предпочтительным является работающий в режиме онлайн ИБП.
- Недостатки: более высокие первоначальные и потенциально более высокие эксплуатационные расходы по сравнению с линейно-интерактивными ИБП, при этом достижимый коэффициент полезного действия составляет 95–96 %. Чем выше коэффициент полезного действия, тем больше дополнительная нагрузка на локальную систему охлаждения, а это прямо пропорционально размеру ИБП при заданном коэффициенте полезного действия.
«Онлайн ИБП»: наиболее распространенный тип ИБП в серверных комнатах и центрах обработки данных, а также в любых критически важных средах, где недопустимы простои. Онлайн ИБП доступны для нагрузок от 500 ВА до более чем 1 МВА и представлены в однофазном и трехфазном вариантах ИБП, а также в моноблочном и модульном вариантах.
Таблица сравнения топологий ИБП
| Фактор | Резервный | Линейный интерактивный | Онлайн |
|---|---|---|---|
| Время передачи | 2–10 мс | 2–4 мс | 0 мс |
| Регулировка напряжения | нет | AVR (переключатель ответвлений) | непрерывная регулировка |
| Автоматический байпас | нет | нет | да |
| Время резервного питания | ограничено | увеличьте мощность ИБП | до 7 часов и более |
| Пример | ИБП Eaton 3P Ellipse 900VA | ИБП EXA PLUS | ИБП Legrand KEOR DK 1 кВА для монтажа в стойку |
| Лучше всего подходит для | настольных ПК, терминалов, мостов и маршрутизаторов | некоторых ИТ-серверов | критически важных ИТ-серверов |
Примечание*: без учета доставки и НДС.
Еще один аспект, который следует учитывать, — это размер и вес ИБП, поскольку иногда доступное пространство может ограничивать выбор системы.
Как принять решение
Чтобы выбрать подходящую конструкцию ИБП для защиты вашего оборудования, нужно ответить на три вопроса.
- Может ли моя нагрузка выдержать кратковременное отключение питания на несколько миллисекунд и продолжить работу, или я смогу поддерживать работоспособность своей ИТ-сети, даже если на мгновение отключу коммутатор или маршрутизатор? Если да, то подойдет резервный или линейно-интерактивный ИБП.
- Насколько стабилен мой основной источник питания? Не все объекты одинаковы. Старые здания и промышленные объекты с общим доступом к электросетям могут страдать от перебоев в подаче электроэнергии из-за работы тяжелой техники, в сельской местности чаще случаются просадки напряжения из-за использования большего количества воздушных линий электропередачи, а офисные здания могут быть подвержены электромагнитному загрязнению от других арендаторов и систем.
- Какова стоимость простоя? Рассчитайте упущенную выгоду или ущерб от недоступности ИТ-систем из-за отключения электроэнергии.
Для серверных помещений и центров обработки данных лучшим и самым безопасным вариантом является онлайн-источник бесперебойного питания ИБП. Линейно-интерактивные ИБП — хорошая альтернатива при ограниченном бюджете, а автономные ИБП следует использовать только для менее важных периферийных устройств и систем домашнего офиса.
