Периферия

UPS устройства за домашна употреба

Written by Редактор

Със сигурност на всеки се е случвало в един или друг момент (но винаги изключително неподходящ) да спре електричеството. Ако вземем за пример случая, в който сме отделили много време за свършването на някаква работа, а компютърът ни просто угасва, нещата, които ще кажем по адрес на НЕК, няма да са ласкави. Независимо дали става въпрос за прекъсване на процеса на работа, или за сюблимен момент в играта, това винаги е неприятно. Ето защо използването на UPS система е отлична идея, която понякога ще спаси часове труд.


UPS системите, или казано по друг начин устройствата за аварийно захранване на компютъра, не са нещо ново и изненадващо. Макар доскоро те да бяха доста скъпи, с постепенното навлизане на нови технологии в производството на акумулаторните им елементи, цените им са вече много по-ниски и поносими за обикновения потребител. На практика никой никога не е ограничавал приложението на UPS устройствата конкретно за използване за захранване на компютри, така че не е изключение да се срещат и в други области. Поради тази причина те се предлагат в най-разнообразни варианти, които започват от носещи заряд колкото за компютър без монитор (около 200 VA) до гигантски модели от по няколко мегавата, способни да захранват електроинсталациите на цели сгради.


За разлика от широкоразпространените схващания, един UPS не изпълнява единствено задачата да осигури захранване за компютър в случай на нужда. Сред другите му изключително полезни функции се явява вградената защита от пренапрежение, което не е рядко срещано при родните доставчици на електроенергия. В крайна сметка съществуват няколко различни вариации на проблемите с електропреносната мрежа:


• Цялостно изключване – едва ли има нужда да обясняваме какво точно представлява то.


• Моментен пад на напрежение – кратък пад на напрежението, обикновено без сериозни последици при наличие на качествено захранване.


• Моментен пик – доста по-опасен случай, при който стойностите на напрежението в мрежата за част от секундата надвишават значително стандартните нива, като обикновено последствията от подобен пик при липса на качествено захранване са значителни повреди по системата.


• Шум и смущения в синусоидата на сигнала – промяна на синусоидалния сигнал на променливото напрежение; обикновено причинява прегряване на предпазителите и проводниците.


• Промяна в честотата – вариации в стандартната честота (50 или 60 Hz) на напрежението, което обикновено влияе пряко на скоростта на въртене на двигателите.


Основни видове дизайн на UPS


Съществуват няколко варианта на дизайн, според които се произвеждат различните UPS системи. Основната причина за различията са областите на приложение, в които те ще се използват, но цената също играе своята роля. Първият вариант на реализация представлява т.нар. Standby, при който устройството “пропуска” електрическата енергия към консуматора до момента, в който настъпи едно от изброените събития. В този случай UPS-ът изключва връзката към мрежата и прехвърля захранването на консуматора към батерията си. Обикновено този тип реализация представляват качествено, евтино и ефективно решение, предназначено предимно за UPS системите с ниска мощност, предназначени основно за домашна употреба (до около 600 VA). Основният им недостатък е неспособността да преценят адекватно нуждата от превключване към захранване от батерията. В случай на кратковременен пик в напрежението от мрежата UPS-ът ще превключи на захранване от батерията си, докато тя се изчерпи, независимо че условията, породили това, отдавна не съществуват.


Вариант на тази реализация е т.нар. ferro-resonant, представляващ почти пълно копие на Standby системите, с допълнителен феро-резонантен трансформатор, който се използва като филтриращ елемент на изходното напрежение. Освен като филтър той служи и като своеобразен кондензатор. В него се съхранява остатъчна енергия, “покриваща” времето, което е необходимо на уреда, за да превключи към захранване на консуматора от батерията.


Друг вид UPS дизайн е т.нар. Line-Interactive, при който на изхода на устройството се намира т.нар. инвертор, контролиращ линията между мрежата, консуматора и батерията. При нормален режим на работа инверторът зарежда батерията на UPS-a, а при нужда “обръща” посоката и захранва консуматора от нея. Този тип реализация има няколко предимства. Първото е, че филтрацията на входящото напрежение от мрежата е много по-добра от предишния вариант. В допълнение към това моделите Line-interactive UPS обикновено включват регулатор на напрежението, с което се контролират моментните пикове или падове в стойностите му в мрежата. Този регулатор значително променя поведението на устройството, защото вместо директно да превключва към захранване от батерията, то успява да коригира промените на напрежението в доста широки граници. Освен тези предимства, рядкото използване на батерията като захранващ модул значително удължава активния й живот.


При системите Dual Conversion Online се оперира с два прехода на напрежението. Първият е от променливо към постоянно, след което обратно – от постоянно то се конвертира в променливо. От своя страна батерията е свързана към постояннотоковата част на схемата и представлява изключително ефективен филтър, премахващ всички нестабилности и трептения във формата на сигнала. Друго предимство на този тип системи е мигновеният преход при превключване на захранващия източник – от токопреносната мрежа към батерията. Освен това дизайнът “двоен преход” сам по себе си дава пълен контрол както над формата на сигнала и стойностите на напрежението, така и над неговата честота.


Кое устройство е подходящо за нас?


Принципно погледнато, изборът на правилното UPS устройство е сравнително лесен: поглеждаме неговите характеристики, избираме най-мощното – и сме готови. Да, ама не, както се казва. За съжаление цените на UPS-ите не растат пропорционално на тяхната мощност, а следват по-скоро градиентна крива. Това се превръща в проблем, тъй като на потребителя обикновено му е нужно устройство, което да покрива максимално добре съотношението цена–производителност. При избора на подходящото UPS основните фактори, на които следва да се обърне повече внимание, са два.


Първият от тях е какъв е консуматорът, който ще се захранва от UPS-a в случай на нужда, изразено във VA (волт-ампери) и W (ватове). Мощността на подбраното устройство следва да е такава, че да покрива най-малко 80 % от консумираната, за да се избегне претоварването му. Последното е особено важно, тъй като хората невинаги отчитат натоварването върху UPS-а, оказвано от монитора или принтера.


Вторият фактор, който е добре да се отчете, е времето, за което UPS-ът е способен да захрани консуматора, свързан към него. Този фактор е доста важен понякога, особено когато се работи с тежки приложения, изискващи много време за запазване на файловете на твърдия диск. Съществуват модели UPS, при които е възможно впоследствие да се добавят външни батерии, удължаващи времето на захранване на консуматора.


Сред останалите фактори, влияещи на избора, като най-важен може да се посочи очакваната натовареност на устройството, т.е. колко често то ще се активира.


Устройства и тестова система


Тестовете на различните UPS модели бяха проведени след тяхното пълно зареждане, като самата тестова система представляваше компютър с процесор Pentium 4 630 с работна честота 3 GHz, дънна платка Asus P5LD2 Deluxe, 1 GB 533 MHz DDR2 A-Data и твърд диск Seagate SATA ST380811AS. Тъй като в случая е важен и мониторът – поради факта, че неговата консумация се добавя към тази на системата, – ще споменем и него: Samsung SyncMaster 957MB. Сумарно консумацията на енергия на системата е около 380 W при максимално натоварване.


Trust PowerMaster PW-4060T



Този модел на Trust представлява UPS устройство с капацитет 600 VA. Предвид малките му размери, PW-4060T е доста подходящ за домашна употреба, като притежава достатъчен капацитет да захранва системата, докато потребителят успее да съхрани работата си. За съжаление устройството не предлага възможност за връзка с компютър, чрез която да се проверява степента на зареждане на батерията му, както и моментният му статус. Тази връзка е доста полезна, предвид възможностите за следене на стойностите на напрежението от мрежата, като при това потребителят може да бъде предупреждаван от софтуера към UPS устройството.


Trust PW-4060T предлага два изхода, към които потребителят може да включи компютър и монитор. Освен тях допълнителната предлагана защита е срещу пренапрежение на телефонната линия, което би се отразила зле на компютъра, в случай че се използва модем. В комплектовката, освен самия UPS намираме още два кабела за захранване, както и упътване за свързване и гаранционна карта. Според характеристиките на устройството, посочени в неговата документация, максималната мощност, която то е способно да осигури, е 360 W. Доколко тя ще е достатъчна на тестовата система, остава да се провери. Свързването на UPS-а е елементарно, след което сме готови за проверка на способностите му. Тук е моментът да отбележа, че всички устройства бяха зареждани най-малко в продължение на 12 часа, за да се осигури максимален капацитет на батерията им. След преминаване на захранване от UPS-а той успя да осигури работа на системата в продължение на 6 минути и 4 секунди.


PCStar PR800



PCStar PR800 има капацитет от 800 VA, а благодарение на малките си размери ще се смести удобно на бюрото до домашната система. Устройството разполага с три контакта за включване на консуматори и може да защити телефонната линия от пренапрежение. Освен тях налице е и COM порт, през който потребителят може да получава информация за статуса на устройството, както и за състоянието на токопреносната мрежа.


В кутията на устройството намираме само него и документацията му, без при това да има включен дори COM кабел за свързването му с компютър. За сметка на това документацията му е доста подробна и включва интересни характеристики на PR800. Времето за превключване между захранване от мрежата и от батерия според цитираните данни е от 3 до 6 ms, в зависимост от ситуацията. Интересна е възможността за претоварване на PR800 – в зависимост от процентите то може да варира от 10 секунди при 110 %, до 3 секунди при 125 %. Тази възможност е доста важна, предвид вероятността потребителят да открие, че е претоварил UPS-a в най-неподходящия момент. След свързването на UPS устройството (което впрочем също е изключително лесно) следва да проверим колко време то ще е способно да захрани тестовата ни система. При преминаване на захранване от батерията PR800 успя да “задържи” машината включена за 9 минути и 57 секунди.


Eaton PowerWare 5110



Продуктът на Еаton предлага общо 8 гнезда за защита на устройства – 4 захранвани от батерията и 4 защитавани от пренапрежение. Капацитетът на серията 5110 е от 350 до 1500 VA, а конкретно на избрания модел – 500 VA, или около 300 W. Като се има предвид мощността, консумирана от тестовата система, предстои да се провери доколко 5110 ще е способна да я захрани. Комплектовката на уреда е доста солидна и включва още кабел RJ11 за телефон, USB кабел за свързването на UPS-a към компютър, 2 захранващи кабела, диск със софтуер, и, разбира се, документация. След свързването на 5110 към системата Windows XP я разпозна и поиска драйверите, намиращи се на диска. След инсталирането на съответната за устройството програма разполагаме с екран, на който можем да следим състоянието и параметрите му.


PowerWare 5110 предлага защита както на телефонната линия от пренапрежение, така и на до 4 устройства, свързани независимо от батерията му. По-просто казано, това означава, че освен четирите консуматора, за които то може да осигури захранване в случай на нужда, потребителите разполагат с още толкова контакти, защитени от пренапрежение. Според цитираните в документацията му данни, PowerWare 5110 превключва между захранващите източници за 2 до 6 ms. Една важна подробност преди употреба – тъй като устройството пристига с изключени изводи на батерията, потребителят трябва да я свърже. Всъщност става въпрос за включване на куплунга на “+” кабела, който захранва батерията. Що се отнася до способността на 5110 да подсигури тестовата система, след превключване към батерията тя успя да издържи 6 минути и 5 секунди.


Eaton PowerWare 3105



Този модел на Eaton има малко по-различна форма, но отново предлага общо 8 контакта за включване на консуматори. Подобно на предишния модел, и тук те са разделени на две групи: контакти, защитавани от пренапрежение без поддръжка от батерията, и контакти, при които се осигурява също захранване при нужда. 3105 предлага още предпазване на телефонната линия от повишено напрежение, а освен това е възможно и свързването му към компютър чрез USB кабел, подобно на предишния модел на Eaton. Едва ли има нужда да уточняваме какви са предимствата на тази връзка и на информацията, която потребителят черпи за устройството чрез нея. Като цяло комплектът към UPS-а се допълва още от два захранващи кабела, един RJ11, USB кабел, диск с драйвери и софтуер, както и съответната за UPS-a документация. След свързването на 3105 към системата Windows XP инсталира драйверите от диска, след което дойде ред и на съответната програма за контрол над UPS-a.



Подобно на 5110 от същата фирма, този модел също има доста изчерпателно описани характеристики. При него обаче времето за превключване е 6 ms при стандартно натоварване. Като цяло капацитетът на серията е от 350 до 700 VА, а конкретният модел имаше мощност 500 VA. Преди използването на устройството трябва да включим батерията, тъй като, за да се запазят максимално добре нейните качества, тя е изключена. Доколко 500 VA ще са достатъчни, за да захранват адекватно тестовата система, предстои да разберем. След изключване на кабела на UPS-a от мрежата, той успя да осигури 5 минути и 24 секунди време за работа.


Orvaldi 620GE



Продуктът на Orvaldi има доста малки размери, сравними с тези на модела на Trust. Въпреки това капацитетът му е 620 VA, или 372 W, които би трябвало да са достатъчни за захранването на тестовата система. Този клас UPS-и, предлагани от Orvaldi, включва няколко разновидности – това са моделите 520GE, 620GE и 820GE, притежаващи капацитет съответно 520 VA, 620 VA и 820 VA. И трите модела използват сходна реализация, като се различават главно по капацитета на батерията. При 620GE интерес представлява реализацията на изходите за захранване на консуматори – докато при предишните това бяха куплунзи от типа, срещан при компютърните захранвания (тип IEC320), тук имаме и стандартен контакт тип шуко. Това е доста интересно, тъй като позволява включване на доста по-разнообразни консуматори, които да се захранват от UPS-a според нуждите на потребителя. Освен споменатия контакт разполагаме и с още един – от типа на споменатите вече по-горе IEC320, както и RJ11 за защитаване на телефон или модем от пренапрежение.


Заедно с устройството купувачът получава още един кабел за захранване на компютър, RS-232 кабел за връзка с СОМ порта на компютъра, диск със софтуер и драйвери, както и съответната за устройството документация. Според характеристиките на 620GE, описани в документацията, времето, което е необходимо за превключване между захранващите източници при него, е максимум 2 ms. Като друго интересно качество на устройството може да се спомене и използваната микропроцесорна реализация за следене на стойностите на напрежението, с което се осигурява бързото превключване. Що се отнася до способността на 620GE да захранва тестовата система, след изключване на захранващия кабел той успя да поддържа системата в продължение на почти 7 минути, или ако трябва да сме съвсем конкретни – 6 минути и 58 секунди.


Orvaldi 500 sinus



Този модел на Orvaldi отново има компактни размери, но пък може да се похвали с капацитет 500 VA, т.е. мощност 300 W. Освен него фирмата предлага и модела 700 sinus, който има капацитет 700 VA (420 W). На лицевия панел на устройството чрез LED индикатори се извежда информация за статуса му. Освен положението и захранващия източник в момента се показва и степента на натовареност (в случай на захранване от мрежата) и процента на зареденост на батерията (при захранване от нея). Orvaldi 500 sinus осигурява както backup захранване, така и защита от пренапрежение.


Контактите, в които можем да включим консуматорите, са разделени в две групи – два контакта тип IEC320, за които се осигурява защита от пиково пренапрежение, докато в останалите три се предлага и захранване от батерията. Сумарно за устройството разполагаме с 5 IEC320 контакта, в които можем да свържем консуматори. Освен тях имаме и с RJ11 конектори за защита на телефонна линия и USB за контрол и информация за статуса на устройството. В комплекта към UPS-а намираме два захранващи кабела, един RJ11 и един USB кабел, диск с драйвери и софтуер, както и документация. След инсталиране на софтуера към устройството може да получим изчерпателна информация за неговото състояние и за параметрите на захранващата мрежа.



Според цитираните в документацията данни за 500 sinus, превключването към захранване от батерията се извършва за 2 до 4ms. Устройството разполага също така с филтър за премахване на смущенията във формата на сигнала на захранващото напрежение от мрежата. След изключване на захранването на 500 sinus то успя да поддържа тестовата система активна в продължение на 6 минути и 19 секунди.


Избор, или кое е подходящото?


Всички тествани устройства се представиха много добре, като не се забелязваха сериозни отклонения във времето, за което те осигуряваха работа на тестовата система при захранване от батерия. Това до известна степен означава, че потребителите следва да направят избора си не само въз основа на това колко мощност ще е необходима, но и отчитайки фактора цена за всяко избрано устройство.


Добрил Доков


Авторът благодари на фирмите:


• “НЕТ ИС” за предоставянето на моделите Eaton PowerWare.


• “Специализирани Бизнес Системи” за предоставянето на моделите Orvaldi и PCStar;


• “Argus Computers” за предоставянето на модела PCStar;


• “Ортис 28” за предоставянето на модела Trust.

About the author

Редактор

Leave a Comment