Виды ИБП

ИБП (он же UPS) — это страховка от того момента, когда электричество решит пропасть посреди ночного бэкапа или обновления прошивки. Суть проста: устройство держит питание, пока не вернётся сеть или не запустится генератор. Разница между моделями — в том, как именно они это делают и для какой нагрузки подходят.

Инженеры ittelo.ru собирают конфигурации с ИБП под конкретные задачи — от одиночной рабочей станции до стойки с серверами в стойку в гермозоне. Ниже — разбор типов, мощностей и нюансов выбора.

Типы источников бесперебойного питания

Все UPS делятся на три базовых типа:

• Резервные (offline/standby) — батарея включается, только когда пропадает входное питание. Время переключения — 5–12 мс. Хватает для домашнего ПК или NAS, но не для серверной нагрузки.
• Линейно-интерактивные (line-interactive) — встроенный AVR (автотрансформатор) подтягивает или снижает напряжение без перехода на батарею. Переключение — 2–4 мс. Рабочий вариант для офисных серверов и сетевого оборудования.
• Онлайн (double conversion) — входной ток постоянно проходит через выпрямитель → батарею → инвертор. Время переключения — 0 мс, потому что нагрузка всегда питается от инвертора. Стандарт для ЦОДов и критичной инфраструктуры.

Онлайн-модели дороже, тяжелее и шумнее, но дают «чистую» синусоиду и нулевое время переключения — то, что нужно при нагрузках от 3 кВА и выше. При проектировании серверной важно учитывать не только выбор ИБП, но и требования к серверным помещениям в целом — от электроснабжения до климатических параметров.

Резервные ИБП (off-line, standby, back ups)

Резервный UPS — базовый класс. Пока в розетке есть 220 В, нагрузка питается напрямую от сети. Батарея подключается через реле, когда напряжение пропадает или выходит за допустимый диапазон.

Что нужно знать:

1. Время переключения — от 5 до 12 мс. Для импульсных БП компьютеров и мониторов этого хватает, для серверов с двойным БП — уже нет.
2. Встроенный аккумулятор обычно на 7–9 А·ч. Автономия при нагрузке 300 Вт — минут 5–10, ровно чтобы корректно завершить работу ОС.
3. Линейка Back-UPS от APC (и аналоги от CyberPower, Ippon) — типичные представители класса.

Резервные модели не фильтруют форму напряжения. Если у вас оборудование с активным PFC или асинхронные двигатели — это не ваш вариант.

Линейно-интерактивные ИБП (line-interactive)

Линейно-интерактивные UPS — золотая середина между ценой и функциональностью. Ключевое отличие от резервных — встроенный автотрансформатор (AVR), который корректирует напряжение ступенчато, без перехода на батарею.

Как это работает: если входное напряжение просело до 180 В или подскочило до 250 В, AVR подтягивает его до рабочего диапазона. Батарея задействуется, только когда сеть пропадает полностью. Переключение занимает 2–4 мс — для однокорпусного сервера или сетевого коммутатора это допустимо.

Ограничения: выходная синусоида у бюджетных моделей бывает аппроксимированной (ступенчатой). Оборудование с активным PFC может реагировать на такую форму сигнала перезагрузками. Для стоечных серверов с двойными БП лучше смотреть в сторону онлайн-моделей.

Классификация ИБП по мощности

Мощность ИБП измеряется в вольт-амперах (ВА) и ваттах (Вт). Коэффициент мощности у серверных UPS обычно 0.9–1.0, так что 10 кВА ≈ 9–10 кВт реальной нагрузки.

Деление простое:

• До 3 кВА — однофазные, для рабочих станций, NAS, домашних лабов. Розеточный формат, ставятся под стол.
• 3–20 кВА — однофазные или трёхфазные, рэковый монтаж 2U–6U. Закрывают потребности серверной комнаты на 3–5 стоек.
• 20+ кВА — трёхфазные, напольные или модульные. Это уже инженерная инфраструктура ЦОДа: отдельный ввод, система байпаса, параллелирование модулей для N+1 резервирования.

Частая ошибка — считать мощность «впритык». Если нагрузка на UPS стабильно превышает 70–80% от номинала, КПД падает, батареи греются, а ресурс сокращается. Запас в 20–30% — не перестраховка, а рабочая норма.

Классификация ИБП по типу корпуса

Форм-фактор UPS определяет, куда его можно поставить физически:

• Настольные (tower) — коробка рядом с ПК. До 1.5 кВА, иногда до 3 кВА. Для офисов и домашнего использования.
• Напольные — шкафного типа, 20+ кВА. Ставятся рядом со стойками или в отдельном помещении.
• Рэковые (rackmount) — 1U–6U, монтаж в 19" стойку. Стандарт для серверных и ЦОДов. Удобно обслуживать, удобно менять батареи hot-swap.
• Модульные — рама с выдвижными силовыми модулями. Наращивание мощности без остановки: вставил модуль — получил +20 кВА. Идеальная схема для растущей инфраструктуры.

«Мобильные» UPS в классическом понимании — нишевая история для полевых лабораторий и передвижных узлов связи. Если речь про портативный повербанк на 220 В — это скорее инвертор с батареей, чем полноценный ИБП.

Применение

Где UPS — обязательная часть инфраструктуры:

• ИТ и ЦОДы — серверы, СХД, коммутаторы, маршрутизаторы. Потеря питания на 200 мс — это RAID-деградация, обрыв репликации, повреждение файловой системы. ИБП даёт время на корректный shutdown или переключение на генератор.
• Телеком — базовые станции, АТС, магистральное оборудование. Без UPS один скачок в сети — и район остаётся без связи.
• Медицина — мониторы пациентов, аппараты ИВЛ, лабораторное оборудование, холодильники для препаратов. Тут ИБП — вопрос жизни, буквально.
• Финансы — банкоматы, процессинговые центры, трейдинговые платформы. Простой в секунды стоит денег.
• Производство — станки с ЧПУ, SCADA-системы, линии с непрерывным циклом.

Стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения и ИБП — не одно и то же, хотя их часто путают. Стабилизатор выравнивает напряжение в сети, но не даёт автономности: пропало электричество — нагрузка тоже погасла.

Зачем стабилизатор перед ИБП: если входное напряжение «гуляет» в широком диапазоне (170–260 В), UPS постоянно переключается на батарею и убивает аккумуляторы раньше срока. Внешний стабилизатор сглаживает эти качели, и ИБП работает в штатном режиме.

Типы стабилизаторов:

• Релейные (ступенчатые) — переключают обмотки трансформатора реле. Дёшево, но точность ±5–8%.
• Сервоприводные (электромеханические) — мотор двигает ползунок по обмотке. Точность ±1–3%, но скорость реакции — 10–40 В/с.
• Электронные (тиристорные/симисторные) — переключение обмоток полупроводниками. Скорость реакции — доли миллисекунд, точность ±2–3%. Для серверной — хороший компромисс.
• Инверторные — полное преобразование AC→DC→AC. Фактически — тот же принцип, что у онлайн-ИБП, только без батареи.

ИБП переменного тока

ИБП переменного тока (AC UPS) — это 99% всех бесперебойников на рынке. На входе — переменка из розетки, на выходе — переменка для нагрузки. Между ними — схема, которая при пропадании сети отдаёт энергию батареи через инвертор.

Сюда относятся все три типа: резервные, линейно-интерактивные и онлайн. Применение — от домашнего ПК до серверных стоек и промышленных объектов. Если ваше оборудование питается от обычной розетки 220 В или от силового разъёма 380 В — вам нужен именно AC UPS.

Установки питания

Термин «установка питания» чаще встречается в проектной документации и означает комплекс оборудования, обеспечивающий электроснабжение объекта. UPS — часть этого комплекса. Вся цепочка обычно выглядит так: ввод от подстанции → АВР (автоматический ввод резерва) → стабилизатор → ИБП → PDU (распределитель) → нагрузка.

Параллельно может работать дизель-генераторная установка (ДГУ), которая берёт на себя нагрузку через 10–30 секунд после пропадания сети. Задача ИБП в этой схеме — перекрыть промежуток, пока ДГУ выходит на рабочие обороты.

ИБП постоянного тока

DC-UPS — отдельный класс, который выдаёт на выходе постоянный ток (12 В, 24 В, 48 В). Переключение на батарею у таких моделей мгновенное, потому что батарея и так подключена в цепь — просто перестаёт заряжаться и начинает разряжаться.

Где применяются:

• Системы видеонаблюдения (IP-камеры, регистраторы на 12/24 В).
• Телеком-оборудование на 48 В — коммутаторы, OLT, базовые станции.
• Промышленная автоматика — ПЛК, датчики, привода на DIN-рейке.
• Солнечные электростанции — контроллеры заряда, инверторы.

DC-UPS проще по схемотехнике (нет инвертора), компактнее и надёжнее для нагрузок, которым не нужна переменка.

Средства мониторинга

Поставить ИБП и забыть — плохая стратегия. Батареи деградируют, нагрузка растёт, а вы узнаёте об этом в момент блэкаута. Мониторинг решает эту проблему.

Что используется:

• SNMP-карты — вставляются в слот UPS и позволяют опрашивать бесперебойник по сети. Интеграция с Zabbix, Nagios, PRTG — стандартная практика. Можно настроить алерты на низкий заряд, перегрузку, переход на батарею.
• ПО производителя — у APC это PowerChute, у Eaton — Intelligent Power Manager, у CyberPower — PowerPanel. Умеет автоматически гасить серверы при длительном отсутствии питания через агенты на хостах.
• Сухие контакты и датчики — реле на замыкание/размыкание для интеграции с BMS (системой управления зданием) или SCADA.
• Облачные платформы — Eaton Brightlayer, Vertiv Trellis, Schneider EcoStruxure. Удалённый мониторинг парка UPS через единый дашборд.

Если в серверной стоит хотя бы один ИБП от 3 кВА — SNMP-карта и интеграция с мониторингом обязательны, это не опция.

ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)

Онлайн-ИБП (double conversion) — это «чистый» эталон бесперебойного питания. Вся нагрузка постоянно питается от инвертора. Входной ток выпрямляется, заряжает батарею, а инвертор формирует чистую синусоиду на выходе. Переключения как такового нет — батарея просто перестаёт заряжаться и отдаёт запасённую энергию.

Что это даёт на практике:

• Нулевое время переключения (0 мс). Нагрузка не замечает пропадания сети.
• Полная фильтрация: гармоники, импульсные помехи, просадки — всё остаётся «за бортом» выпрямителя.
• Стабильная синусоида на выходе независимо от качества входного напряжения.

Минусы — КПД ниже, чем у линейно-интерактивных (92–96% против 97–99%), тепловыделение больше, стоимость выше. Режим ECO (bypass при хорошем входном напряжении) частично решает вопрос с КПД, но снижает уровень защиты до линейно-интерактивного.

Электропитание без перебоев

Бесперебойное электропитание — это не один UPS, а система. В грамотно спроектированном ЦОДе или серверной цепочка выглядит так: два независимых ввода от разных подстанций → два АВР → ИБП с параллелированием (N+1 или 2N) → ДГУ с автозапуском → двухлучевые PDU в стойках.

Каждый элемент перекрывает слабое место предыдущего. ИБП держит нагрузку первые 10–30 секунд, ДГУ подхватывает на часы и дни. Два ввода — страховка от аварии на подстанции. Двухлучевые PDU — защита от выхода из строя одного UPS. Результат — доступность на уровне Tier III (99.982%) и выше.

Для малых серверных, где два ввода — роскошь, минимальная схема: ИБП → ДГУ с ATS (автоматическим переключателем). Это уже даёт уровень доступности, достаточный для большинства бизнес-задач.

Батареи: альтернатива свинцово-кислотным аккумуляторам

Свинцово-кислотные аккумуляторы (VRLA) до сих пор стоят в большинстве ИБП — они дёшевы и предсказуемы. Но срок службы 3–5 лет, чувствительность к температуре и вес заставляют искать альтернативы.

Что предлагает рынок:

• Li-ion (литий-ионные) — срок службы 8–15 лет, вдвое легче свинца при той же ёмкости, работают при температуре до +40 °C без деградации. Eaton, Vertiv и APC уже предлагают модели с Li-ion штатно. Цена выше в 1.5–2 раза, но TCO за 10 лет — ниже за счёт редкой замены.
• LiFePO₄ (литий-железо-фосфатные) — подвид Li-ion с упором на безопасность. Не загораются при повреждении, 3000+ циклов заряда. Активно используются в DC-UPS и телеком-установках.
• Ni-MH (никель-металл-гидридные) — нишевый вариант для специфических условий. Уступают литию по всем параметрам, кроме цены.

Графеновые и суперконденсаторные АКБ пока остаются экспериментальными. Суперконденсаторы используются в мини-UPS для SSD и RAID-контроллеров (BBU/flash-backed cache), но для полноценного серверного ИБП их ёмкости недостаточно.

Зачем нужен UPS (ИБП)

Зачем вообще UPS, если есть генератор? Потому что генератор стартует 10–30 секунд. За это время сервер уже перезагрузился, файловая система — в inconsistent-состоянии, а RAID-контроллер пишет «degraded» в лог.

UPS закрывает три задачи:

1. Мост до генератора — держит нагрузку, пока ДГУ выходит на рабочие обороты.
2. Корректное завершение работы — если генератора нет, ИБП даёт 5–15 минут на shutdown ОС, сброс кэша, завершение транзакций. Впрочем, даже надёжный ИБП не заменяет стратегию бэкапов — о том, как выбрать сервер для резервного копирования, стоит подумать отдельно.
3. Фильтрация питания — онлайн-модели убирают помехи, гармоники и просадки, которые сокращают ресурс блоков питания серверов.

Без UPS каждый блэкаут — это лотерея: повезёт — всё поднимется само, не повезёт — восстановление данных, замена оборудования, простой.

Исследование ИБП с помощью осциллографа

Для исследования бесперебойника с помощью осциллографа проводятся следующие операции:

• подключается осциллограф к выходу ИБП, и устанавливаются настройки для наблюдения за синусоидальным напряжением;
• запускается устройство, фиксируется на осциллографе напряжение на выходе;
• делается перегрузка, производится наблюдение на предмет изменения напряжения на выходе бесперебойника после его повышения на входе;
• определяется, как ИБП реагирует на перегрузку, сколько времени уходит на восстановление.

Часто проводятся дополнительные тесты, проверяется реагирование ИБП на скачки напряжения или просадки в сети.

Как выбрать бесперебойник?

Алгоритм выбора UPS — четыре шага:

1. Посчитать нагрузку. Суммируйте мощность всего, что будет подключено. Добавьте 20–30% запаса. Если нагрузка 2 кВт — берите ИБП от 2.5 кВА.
2. Выбрать топологию. Домашний ПК — резервный. Офисный сервер, сетевое оборудование — линейно-интерактивный. Серверная стойка, критичные сервисы — онлайн (double conversion).
3. Определить время автономии. 5 минут — для корректного shutdown. 15–30 минут — если нужно дождаться генератора. Автономия зависит от ёмкости батарей: для онлайн-моделей часто можно докупить внешний батарейный модуль.
4. Проверить интерфейсы. SNMP-слот, USB, RS-232 — для мониторинга и автоматического shutdown. Если в серверной нет SNMP-карты — считайте, что ИБП работает «вслепую».

Отдельно обратите внимание на форму выходного сигнала. Аппроксимированная синусоида (ступенчатая) подходит для импульсных БП, но может вызвать проблемы с оборудованием, у которого активный PFC.

Чем отличается бесперебойник от инвертора?

ИБП и инвертор — не синонимы, хотя внутри каждого онлайн-UPS есть инвертор.

Если задача — запитать сервер от батареи при блэкауте, нужен UPS. Если задача — подключить 220-вольтовый инструмент к автомобильному аккумулятору, достаточно инвертора.