Эксперты в подборе IT-оборудования
UPS (Uninterruptible Power Supply) - это источник бесперебойного питания, по-русски ИБП, в разговоре просто бесперебойник. Он стоит между розеткой и техникой: когда сеть пропадает, переводит нагрузку на аккумуляторы и даёт несколько минут, чтобы сервер корректно завершил работу. Заодно хороший ИБП сглаживает просадки и скачки напряжения.
Дальше о том, как он устроен, какие бывают схемы, что написано на шильдике и на что смотреть при выборе для сервера.
Это три названия одного устройства. UPS - английская аббревиатура, ИБП - русская, бесперебойник - разговорное слово. Админы говорят и «упс», так что фраза «упс сдох» обычно не про ошибку, а про батарею в стойке.
Back-UPS и Smart-UPS, которые часто ищут как отдельные термины, это линейки одного производителя, APC. Первая рассчитана на домашние и офисные компьютеры, вторая на серверы и сетевое оборудование. Тип ИБП определяет схема внутри, а название серии о ней говорит только косвенно.
И на всякий случай: UPS в логистике - это служба доставки. К питанию она отношения не имеет.
Блок питания сервера продержится без сети считаные миллисекунды, обычно 10-20 мс. Если напряжение пропало на дольше, сервер выключается как при выдернутом кабеле: база данных не успевает записать транзакции, файловая система остаётся в несогласованном состоянии, а RAID-контроллер без защиты кэша теряет данные, которые не успел сбросить на диски.
ИБП закрывает как раз этот промежуток. Обычно он держит нагрузку минут 5-15. Этого хватает, чтобы штатно выключить сервер или дождаться, пока запустится генератор, если он есть. Долго работать от батарей при длинном отключении ИБП не рассчитан. Зачем он нужен дома, в офисе и в серверной, разобрано в материале о том, для чего нужен ИБП.
Часто спрашивают, встроен ли ИБП в сервер. Нет, внутри стоят блоки питания, иногда два для резервирования. ИБП - отдельное устройство рядом или в той же стойке.
Полное отключение случается реже, чем другие неприятности в сети. С чем сталкивается оборудование:
От импульсов и помех защищают фильтры, которые есть почти в любом ИБП. С просадками и отклонением частоты дело обстоит иначе: тут всё зависит от схемы.
Регулировать напряжение умеют не все ИБП. Простые модели передают сеть на выход, пока она в допустимых пределах, а за ними уходят на батарею. Каждый такой переход расходует ресурс аккумулятора.
Линейно-интерактивные модели держат напряжение автотрансформатором с несколькими ступенями (в документации это AVR, автоматическая регулировка). Он поднимает или снижает напряжение на ступень и обходится без батареи, поэтому на линиях с постоянными просадками такой ИБП заметно бережёт аккумулятор.
ИБП двойного преобразования регулируют точнее всех: выходное напряжение они формируют сами, и от колебаний на входе оно практически не зависит.
ИБП классифицирует стандарт IEC 62040-3. Обозначение на шильдике выглядит так: VFI-SS-11. Его можно прочитать по частям.
| Часть | Что значит | Варианты |
|---|---|---|
| Первая | Насколько выход зависит от сети | VFD - зависит от напряжения и частоты (резервная схема); VI - не зависит от напряжения (интерактивная); VFI - не зависит ни от того, ни от другого (двойное преобразование) |
| Вторая | Форма напряжения на выходе: первая буква при работе от сети, вторая при работе от батареи | S - синусоида; X - не синусоида при нелинейной нагрузке; Y - не синусоида |
| Третья | Как сильно отклоняется напряжение при переключениях и скачках нагрузки | Цифры от 1 до 3, 1 - лучший класс. В зависимости от редакции стандарта их две или три: VFI-SS-11 или VFI-SS-111 |
Класс относится к режиму работы. Онлайн-ИБП в экономичном режиме (ECO) подаёт сеть на выход напрямую и в это время ведёт себя как VFD, поэтому для сервера этот режим стоит включать осознанно.
Так в старых текстах называют обычные ИБП переменного тока: на входе и на выходе 230 В, в розетку ИБП включается штатный блок питания сервера. Резервируется именно первичное, сетевое напряжение. Почти всё, что продаётся для серверов и компьютеров, относится к этому типу.
Здесь резервируется уже выпрямленное постоянное напряжение: батарея подключена прямо к линии, которая питает нагрузку. Сетевой инвертор не нужен, поэтому такая система проще и теряет меньше на преобразованиях. Так питают телекоммуникационное оборудование от 48 В постоянного тока, а в малом масштабе те же принципы работают в мини-ИБП на 12 В для роутеров и камер.
На странице товара важны шесть параметров:
Внутри ИБП четыре основных узла: выпрямитель с зарядным устройством, аккумуляторы, инвертор и переключатель на обход (байпас). Выпрямитель превращает переменное напряжение в постоянное и заряжает батарею. Инвертор делает из постоянного переменное для нагрузки. Байпас пускает сеть прямо на выход, когда инвертор неисправен или перегружен. Как узлы связаны и что меняется от схемы к схеме, показано в статье о том, как устроен бесперебойник.
По корпусу ИБП бывают настольные (tower) и стоечные (rack, обычно на 1-3 юнита, плюс модули батарей). Для серверного шкафа удобнее стоечный: он не занимает пол и не мешает кабелям.
Главное отличие ИБП между собой в том, как связаны вход и выход. Схем три, ниже они сведены в таблицу. Подробнее - в разборе, какие бывают виды ИБП.
| Резервная | Интерактивная | Двойное преобразование | |
|---|---|---|---|
| Класс IEC | VFD | VI | VFI |
| Переключение на батарею | Обычно 4-20 мс | Обычно 2-10 мс | Нет, инвертор работает постоянно |
| Регулировка напряжения | Нет | Ступенями | Полная |
| Потери в обычном режиме | Минимальные | Небольшие | Заметные, ИБП греется и шумит |
| Где ставят | Домашний и офисный компьютер | Сервер начального уровня, сетевое оборудование | Важные серверы, СХД, нестабильная сеть |
Время переключения - типовые значения у производителей, стандарт их не задаёт.
Пока сеть в норме, нагрузка питается напрямую через фильтр, инвертор выключен. Сеть пропала, реле переключает выход на инвертор. Это дешёвая и тихая схема с хорошим КПД, но напряжение от неё никак не стабилизируется. На выходе от батареи у дешёвых моделей часто ступенчатая синусоида.
Та же логика, плюс автотрансформатор, который подравнивает напряжение без перехода на батарею. Для одного-двух серверов в офисе с нормальной сетью чаще всего берут именно такой ИБП. Обращайте внимание, чтобы выход от батарей был чистой синусоидой, это есть не у всех моделей.
Вход выпрямляется в постоянное напряжение, из него инвертор постоянно формирует новый синус. Сеть пропала, инвертор этого не замечает, батарея уже подключена к его входу, поэтому переключения нет. Отсюда и название «онлайн». У схемы есть цена: два преобразования дают потери, в обычном режиме КПД ниже, вентиляторы работают постоянно, в кабинете такой ИБП слышно.
Так работают устройства автоматического ввода резерва: реле или контактор перекидывает нагрузку с одной линии на другую или на генератор. Перерыв составляет от десятков миллисекунд до долей секунды. Двигатели и освещение это выдержат, сервер нет, поэтому между таким устройством и сервером всё равно ставят ИБП.
Компьютеры, серверы и коммутаторы чувствительны к провалам из-за малого запаса блока питания. Для них важны время переключения и форма напряжения: на ступенчатой синусоиде блок питания с активным корректором работает нестабильно.
В больницах ИБП держат диагностическое оборудование и системы жизнеобеспечения до запуска резервного источника. Там действуют свои отраслевые требования, поэтому оборудование выбирают по документам производителя медтехники, а не по общим таблицам.
На подстанциях и в промышленности резервируют цепи управления и защиты, часто постоянным током от больших аккумуляторных батарей. Это отдельный класс систем с другими мощностями и сроком службы. Для офиса и серверной он не нужен.
В большинстве ИБП для серверов до сих пор стоят свинцовые герметичные батареи (VRLA). Они дешевле, понятнее в эксплуатации и служат обычно 3-5 лет, причём в тёплом помещении заметно меньше. Хотите, чтобы батарея дожила до своего срока, не ставьте ИБП рядом с выхлопом сервера.
Литий-ионные батареи живут дольше, весят меньше, быстрее заряжаются и спокойнее переносят температуру. Взамен стоят дороже на старте и требуют встроенной системы управления (BMS). Для одного офисного сервера чаще выгоднее свинец, а в серверной с несколькими ИБП, где неудобно часто менять батареи, литий стоит посчитать на весь срок службы.
Какой бы ни была батарея, проверяйте её тестом разряда раз в полгода-год. Обнаружить, что ёмкости нет, лучше на плановом тесте, чем при отключении.
Стабилизатор выравнивает напряжение, но батареи у него нет: сеть пропала, и нагрузка выключилась. Для холодильника или станка этого достаточно, для сервера нет. Ставить его перед ИБП оправдано только на линиях с большими постоянными отклонениями, когда интерактивный ИБП слишком часто уходит на батарею, но и тогда проще взять онлайн-модель. Подробное сравнение - в статье о том, что лучше, стабилизатор или бесперебойник.
Трёхфазный ввод нужен обычно начиная с серверной на несколько стоек, про него есть отдельный материал, трёхфазные ИБП для ответственного оборудования. Подробный расчёт мощности и автономии описан в статье о том, как выбрать ИБП для сервера.
Три вещи, которые не пишут на коробке:
Подбираете ИБП под сервер или серверную?
Посчитаем нагрузку и нужное время автономии, подскажем схему и подберём ИБП вместе с сервером. Посмотрите источники бесперебойного питания в каталоге или напишите нам: +7 (800) 551-80-12, info@ittelo.ru. Серверами мы занимаемся больше 11 лет и за это время накопили серьёзную экспертизу. Даём гарантию до 5 лет, берём сервер на постпродажное обслуживание и не пропадаем после отгрузки.
