ИБП среднего класса: тест 12 моделей

Год назад в выводах к очередному тестовому материалу по ИБП автор осмелился предположить, что более широкое применение в компьютерах блоков питания с системой коррекции коэффициента мощности, а также повсеместный переход на ЖК-мониторы приведет к ощутимому замедлению роста требований к мощности ИБП, вызванного постоянным увеличением "аппетита" современных систем. Так-то оно так. Но кто же мог предположить, что готовя наш очередной, пятый по счету материал, придется рассуждать о том, что для бюджетных систем именно ЖК-монитор, потребляющий 1/4–1/6 часть суммарной мощности средней современной системы, может стать причиной, снижающей эффективность работы связки "монитор–ПК–ИБП".

---

Тем не менее нет худа без добра, и те, кто просто ожидал ежегодного материала на тему ИБП, наверняка будут приятно удивлены. Ведь если ранее с каждым ИБП тест выполнялся лишь один-два раза, то сегодня мы представляем результаты сразу четырех попыток работы каждого ИБП с каждым из четырех ПК, близких по конфигурации к бюджетному или домашнему.

Логика проведения тестов не изменилась и остается в том виде, в каком была "узаконена" нашими читателями: две группы тестов, позволяющих оценить ИБП с "качественной" и "количественной" точек зрения. Инструментом для оценки характера переходов с питания нагрузки от сети на батарею и обратно стал комплект тестового оборудования, состоящий из:

• прецизионного online-ИБП серии NetPro 19" от GE Digital Energy, обеспечивающего стабильность питающих напряжений;
• разработанного и изготовленного нами стенда, позволяющего обеспечить синхронизацию и гальваническую развязку между исследуемыми и измерительными цепями платы цифрового ввода, установленной в ПК.

Приведенные в материале осциллограммы демонстрируют форму токов, протекающих по входным и выходным цепям исследуемого ИБП. С целью унификации получаемых результатов нами был использован набор стабильных активных нагрузок, позволяющих в достаточно широких пределах варьировать их суммарное сопротивление.

Таблица 1. Конфигурации тестовых систем
Компоненты	Система 1	Система 2	Система 3	Система 4
Процессор	Intel Celeron D 2,4 GHz		Intel Pentium 4 3 GHz
Материнская плата	ASUS P4P800-MX		ASUS P4P800-E
Графическая подсистема	Интегрированная		ATI Radeon 9550, 128 МВ
Жесткий диск	80 GB, 7200 об/мин (Seagate ST380011A)
Память	2×256 MB DDR400 Kingston		2×512 MB DDR400 ECC Kingston
Привод DVD-ROM	PX-116A Plextor DVD-ROM
Блок питания	Enlight HPC-300-202	Seasonic SS-250 FS	Colorsit 400U-FNI	Seasonic SS-350 FS
Монитор	LCD 17" (LG Flatron L1730B)

Напомним, что условно все многообразие состояний в подлежащих наблюдению offline/line-interactive ИБП можно свести к четырем фазам:

1. Сеть подана, ее параметры не выходят за регламентированные пороги по качеству (или для более простых устройств – напряжение в электросистеме находится в установленном диапазоне значений). Практически вся энергия за исключением небольшой доли, затраченной на заряд собственной батареи и поддержание своей работы, получаемая источником из сети, уходит в нагрузку.
2. Возникновение аварийной ситуации и связанный с ней переход на работу от батарей для питания подключенной к устройству нагрузки. В этот момент нам интересно знать, насколько мало время принятия решения о переходе, насколько быстро произведен старт инвертора, а нагрузка переключена на его выход, а также то, каким по характеру окажется этот переход. Небольшую добавку в продолжительность этого процесса внесет время, необходимое для переброса контактов реле из одного положения в другое. Ясно, что длительный, слишком "мягкий" и затянутый по форме процесс может привести к снижению накопленной энергии, например в блоке питания, ниже определенного значения, после чего неминуемо последует сбой в работе ПК.
3. Если за время перебоя наш ИБП еще не успел окончательно разрядить свою батарею до установленного минимума (глубокий разряд значительно сокращает ресурс АКБ), то с момента восстановления параметров сети наступит третья фаза. И задача ИБП в ней "неспеша поторопиться", чтобы вернуть все в исходное состояние с минимальными издержками от коммутационных процессов. Для этого его микропроцессору придется потратить какое-то время на определение того, что параметры сети в норме, и правильно рассчитать момент переключения.
4. Последняя фаза, в ходе которой нагрузка без лишних всплесков и провалов была переброшена на сеть, аналогична первой, однако АКБ к этому моменту, как правило, изрядно разряжена. Поэтому для устройств с большой энергоемкостью батарей важно проследить, включаются ли зарядные цепи одновременно с нагрузкой на полную мощность или плавно добавляются спустя определенное время.

Таблица 2. Параметры энергопотребления тестовых систем
Потребитель*	Мгновенная мощность, В•А	Активная мощность, Вт	Коэффициент мощности (PF), %	Реактивная мощность, В•Ар
Система 1, без нагрузки	118	105	88,2	55,7
Система 1, тест запущен	184	154	83,7	101
Система 2 (без учета монитора), без нагрузки	79,8	73,1	92,3	30,4
Система 2 (без учета монитора), тест запущен	125	121	96,5	33
Система 2, без нагрузки	117	99,4	85,1	61,3
Система 2, тест запущен	162	148	91,3	66,2
Система 3, без нагрузки	155	124	79,9	93,2
Система 3, тест запущен	234	194	82,9	131
Система 4, без нагрузки	134	115	85,9	68,4
Система 4, тест запущен	194	182	94,3	64,5
ЖК-монитор	47,2	27,7	58,7	38,2

Рис. 1. Все познается в сравнении... Характер напряжения (синий), потребляемых тока (красный) и мощности (черный) двух одинаково нагруженных блоков питания с пассивной (верхний) и активной коррекцией коэффициента мощности

Рис. 2. Напряжение, потребляемые ЖК-монитором ток и мощность

Рис. 3. Спектральный состав тока, протекающего через монитор

В заключение будет нелишним еще раз напомнить, что такой параметр, как время переключения, для online-ИБП не является характерным, поскольку в общем случае он должен работать на нагрузку постоянно, вне зависимости от наличия или отсутствия напряжения в сети.

Вторую группу тестов мы традиционно проводим на реальной нагрузке – компьютерных системах, которые на данный момент олицетворяют типовые офисные и начального уровня домашние ПК. В этот раз мы решили несколько усложнить задачу и удвоить число машин, установив в корпусе этих пар разные по принципу коррекции коэффициента мощности и достаточно хорошие по качеству блоки питания. Конфигурации собранных тестовых систем приведены в табл. 1.

Мы прогнозировали, что в подобной конфигурации удастся отчетливо отследить разницу во времени работы тестируемых ИБП, и это позволит сделать определенные выводы по поводу целесообразности применения в связи с более высокой эффективностью работы связки "БП с активной коррекцией мощности – ИБП" даже при столь маломощной нагрузке.

Более того, проведенные пробные тесты с отдельными системными блоками (монитор подключался к другому ИБП) свидетельствовали, что мы на правильном пути. Оставалось лишь подключить прибывшие однотипные и, как принято считать, крайне экономичные 17-дюймовые ЖК-панели. Однако уже первые тесты показали достаточно неоднозначные с точки зрения идеи теста результаты и заставили нас еще раз досконально перемерять все возможные параметры энергопотребления систем в разных комбинациях. Они сведены в табл. 2.

Таким образом, мы пришли к выводу, что утверждения об экономичности ЖК-панелей, по-видимому, связываются лишь с малым потреблением ими активной мощности, в то время как о реактивной ее составляющей практически всегда забывают. Более полный аудит имеющихся у нас ЖК-мониторов показал, что благодаря одному из них, выпускаемому именитым про–водителем, мы стали свидетелями картины, ранее не виданной даже при работе с дешевыми бюджетными БП (рис. 2).

Представив функцию, описывающую несинусоидальный характер потребления тока монитором в виде суммы гармонических составляющих, мы получили спектрограмму потребления тока, достойную лучших учебников по курсу промышленной электроники – обратите внимание на уровень третьей (150 Hz) гармоники (рис. 3).

Как видно из табл. 2, ЖК-мониторы внесли свой достаточно большой вклад, чтобы нивелировать искомую взаимосвязь между типом примененной в БП системой коррекции и продолжительностью работы ИБП. Тем не менее получившаяся ситуация полностью соответствует современным реалиям, поэтому мы не стали сокращать объем проведенных тестов, о результатах которых пойдет речь далее.

Попутно обратим внимание тех, кто пополняет на основании наших тестов единую базу ИБП: параметры потребления прошлогодней Системы 1 достаточно близки к нынешней конфигурации Системы 4.


Участники тестирования и результаты "теста качества"

Не так давно, при подготовке теста блоков питания, нам уже приходилось говорить о разумном консерватизме ряда компаний-производителей устройств электропитания. Ведь именно в этой области IT-индустрии нередко лучшее может вполне стать врагом хорошего. Достаточно проявить поспешность и представить на рынок "сырую" модель – и приобретенный за долгие годы авторитет (а по отношению к основным производителям рынка он, как показывает анализ, формируется либо исходя из личного положительного опыта эксплуатации, либо на основании достоверных результатов длительных и всеобъемлющих тестов) может быть надолго утрачен.

Характеристики ИБП
Производитель	Модель	Максимальная мощность		Тип ИБП	Цена, $	Гарантия, мес
		полная, В•A	активная, Вт
APC	Smart-UPS 1000I USB	1000	670	line-interactive	420	24
APC	APC 750VA UPS 230VAC	750	500	line-interactive	295	24
GE Digital Energy	ML 700	700	420	line-interactive (AVR)	125	24
Apollo	Model: 1062F/620VA	620	Н/д	line-interactive (AVR)	43	12
Apollo	Model: 1082F/820VA	820	Н/д	line-interactive (AVR)	64	12
MGE UPS Systems	Pulsar Elipse 500	480	280	offline	79	24
MGE UPS Systems	Pulsar Evolution 1100	1100	700	line-interactive	307	24
MGE UPS Systems	Pulsar EXtreme 1000C Rack	1000	700	online	532	24
Mustek	PowerMust Office 650	650	390	offline	56	24
Powercom	BNT-600AP	600	360	line-interactive (AVR)	51	24
Powercom	KIN-625CS	625	375	line-interactive (AVR)	80	24

С другой стороны, нельзя не приветствовать целенаправленную работу отдельных разработчиков по совершенствованию модельных рядов и выпуску новых марок ИБП. Ведь требования к защищаемым ими системам хоть и относительно медленно, но все же трансформируются. В качестве примера можно привести заявление представителей Eaton Powerware о постоянно проводящихся корпорацией исследованиях, направленных на повышение коэффициента использования мощности выпускаемых устройств до европейских стандартов. Напомним, что в странах, где эти нормы законодательно закреплены, одним из требований к потребителям электросети мощностью более 50 Вт является обеспечение PF не ниже 0,9. Да и быстрое развитие элементной базы подсказывает инженерам зачастую более простые и оптимальные пути модернизации своих продуктов для решения классических проблем электропитания. Не менее перспективен еще один путь повышения эффективности выпускаемых устройств – совершенствование сервисных возможностей управляющих процессоров ИБП...

Однако оставим обсуждение общих вопросов – нам самое время вернуться к оценке моделей, принявших участие в тестировании. Новые ИБП снабжены краткими описаниями, а уже знакомые по серии публикаций ("Компьютерное Обозрение", #47, 2002 и # 47, 2003) проанализированы на предмет того, что же в них изменилось. Включение последних связано как с необходимостью дать некоторые "отправные точки" для сравнения устройств между собой, так и с нашим желанием познакомиться с несколькими экземплярами однотипных ИБП, ведь в процессе испытания мы, как правило, не имеем возможности провести серийные тесты.

Нами было собрано 12 устройств с заявленной мощностью при нагрузке до 1 кВ•A от шести производителей, олицетворяющих, по мнению поставщиков, в уходящем году на нашем рынке основных претендентов в номинациях "Лучшая покупка" и "Лучшее качество".


APC SUA1000I

APC SUA1000I/SUA750I

Данное линейно-интерактивное устройство выпускается достаточно давно и запомнилось нам по тестам, проведенным еще в 2002 г., как одно из немногих, способных на тот момент "общаться" с ПК по USB-интерфейсу. Отмечалось также, что несмотря на большую заявленную мощность инвертора, переходы с сети на батарею определяются достаточно сложно. На этот раз, перебрав несколько вариантов значений нагрузок и моментов отключения от сети, нам удалось точнее определить эту характеристику для Smart-UPS 1000I USB – наибольшая длительность перехода с сети на батарею составила около половины периода сетевой частоты. Такая же максимальная продолжительность (около 9 мс) была зафиксирована и при обратном переходе, причем самой "неудобной" для нее оказалась мощность нашей активной по характеру тестовой нагрузки на отметке около 140 Вт. А вот время, затрачиваемое на синхронизацию с сетью, от тока через нагрузку практически не зависит и равно приблизительно 0,4 с.


APC SUA750I

Это новое устройство также относится к серии Smart-UPS, предназначенной для защиты сетевых устройств и серверов. По внешнему виду оно представляет собой уменьшенную копию Smart-UPS 1000I USB (по каталогу APC – SUA1000I) и рассмотренной в прошлогоднем обзоре APC Smart-UPS 750XL: его габаритные размеры всего 16×14×34 см. В устройстве сохранены уже известные нам основные алгоритмы управления с помощью имеющихся двух кнопок и система индикации – две светодиодные линейки (индикации заряда, напряжения сети и потребляемой нагрузкой мощности) и шесть отдельных индикаторов состояния ИБП. Нам лишь показалось, что еще более упростилась процедура смены батарей. С расчетом на другое значение PF заявлена и максимальная активная мощность устройства – если для Smart-UPS 750XL указывалось 600 Вт, то для равного ей по максимальной реактивной мощности SUA 750 VA говорится лишь о 500 Вт. Не изменился стандартный диапазон работы от сети – 160–285 В, который может быть при необходимости расширен до 151–302 В. Уменьшение площади тыльной поверхности привело к сокращению числа выходных розеток питания – их осталось шесть вместо восьми у предыдущего ИБП.

Интересующий нас в сегодняшней серии тестов минимальный заряд батареи, который позволяет возобновить питание (по умолчанию 0%), как и многие другие параметры тонкой настройки, может быть откорректирован с помощью прилагаемого в комплекте ПО PowerChute. Причем связь с ПК устанавливается как по USB, так и с помощью привычного интерфейса RS-232. Предусмотрен и слот SmartSlot для установки дополнительных карт, расширяющих функциональность защищаемой системы.

По характеру и временным параметрам перехода на батарею и обратно APC SUA750I сходна с моделью Smart-UPS 1000I USB.


Apollo 1062F и Apollo 1082F

Apollo 1062F/1082F

Оба этих продукта от тайваньской корпорации Apollo Power Technology были взяты нами на тест не только как маркеры, для связки сегодняшних результатов испытания ИБП на продолжительность работы от батарей с предыдущим материалом. Вернуться к устройству нас побудила самая малая среди всех ИБП прошлогоднего отчета удельная стоимость (цена за В•А). Заметим, что официальных данных об активной максимальной мощности устройств от производителя мы так и не получили. Поэтому в том, что мы решили протестировать пару Apollo 1062F/1082F, заключался определенный элемент интриги – вспомнилось, что в процессе осмотра в прошлом году нами было обнаружено достаточно много схожего между моделями. Кроме того, где-то в глубине теплилась надежда, что предельно низкая стоимость позволит нам увидеть оборотную сторону стандартной фразы "Specifications subject to change without prior notice" – вдруг производитель за прошедший год все-таки усовершенствовал схемотехнику моделей, а не следовал изрядно надоевшей всем тенденции "удешевления производства без ущерба для принципиальных потребительских свойств"?

Увы, это были всего лишь надежды. Устройства показали примерно те же параметры работы при переключении на батарею и обратно, те же значения напряжения перехода на понижающую/повышающую ступеньки AVR и весьма схожие результаты на продолжительность работы тестовых систем от батарей. Так же, как и в прошлом году, в ходе тестов отмечались ощутимый нагрев и некоторая настораживающая зависимость силы тока заряда АКБ от напряжения в сети. Не изменился и комплект поставки – в нем не стали обязательными интерфейсный кабель для связи с ПК (приобретается отдельно) и пакет управляющего ПО. Не менее оригинальна и прилагаемая листовка-вкладыш, на двух страницах которой успешно уместилось все то, что производитель хотел донести до покупателя относительно модельного ряда ИБП. Из особенностей исполнения следует отметить чрезмерную доступность единственной кнопки включения – при непродуманном выборе места инсталляции ИБП данные могут быть уничтожены отнюдь не из-за аварии в электросети, а за счет ее случайного нажатия.


GE Digital Energy ML 700

GE Digital Energy ML 700

Это устройство обладает такими же, как и у других ИБП семейства Match Lite, фронтальными габаритами, и по внешнему виду от рассмотренной в прошлом году модели ML 500 отличается лишь длиной. Особенностью модели ML 700 в сравнении со старшей и младшей является оснащение ее батареями 2×5 A•ч (внутренняя шина постоянного тока – 24 В), что позволило вписать устройство в достаточно компактный по габаритам при столь высокой энергетике ИБП корпус.

Управление сведено к минимуму – всего две кнопки. Не меньше аскетизма и в системе индикации – два светодиода. Не иначе, GE в очередной раз хочет утвердить нас в мысли, что надежный ИБП – устройство, которое включается один раз – после его инсталляции, и далее на продолжительное время пользователь просто может забыть о его существовании. Тем не менее многие действия, например "ручной" Self Test или установка запрета на автоматическое отключение в случае отсутствия нагрузки, можно выполнить с панели ИБП, без подключения к ПК и инсталляции дополнительного ПО. Да и сама система индикации достаточно информативна – способна обозначить восемь состояний работы.

И, тем не менее, права наладить взаимодействие с ПК через четырехпроводной гальванически развязанный интерфейс порта RS-232, осуществить тонкую настройку и контролировать параметры устройства пользователь не лишен – в комплект поставки входит соответствующее ПО, базирующееся на Java.

В ходе тестов на стенде подтвердилась и ширина рабочего "окна" входного напряжения без перехода на батарею – 140–300 В. Единственное, что не очень понравилось, – ощутимый разогрев ИБП в процессе цикла "заряд-разряд". Хотя исходя из того, что корпус – металлический и неплохо отводит тепло, возможные проблемы от перегрева маловероятны.


MGE Pulsar Elipse 500

MGE Pulsar Elipse 500

В сегодняшнем тесте нам есть что предложить поклонникам изысканного дизайна – модель Pulsar Elipse 500 от MGE UPS Systems. Ее украшает надпись Designed and Assembled in France. И несмотря на то, что по максимальной отдаваемой активной мощности устройство несколько меньше, чем оговоренный нами на тест минимум в 300 Вт, отказаться от проверки в действии этого симпатичного и явно ориентированного на домашнего пользователя устройства мы не смогли. На задней панели представленного экземпляра мы обнаружили три DIN-розетки, одну из которых можно использовать для некритичных или очень мощных аппаратов (например, лазерного принтера). По-видимому, придав этому устройству достаточно импозантный вид, производитель, наверное, не предполагал, что оно будет лежать на полу в пыльном углу: даже включать и выключать питание ПК его владельцу рекомендуется обычной кнопкой с фиксацией, расположенной на передней панели пластикового куба. Причем и при ее отжатом состоянии этот offline-ИБП, оказывается, способен подзаряжать батарею.

Программное обеспечение в комплекте не поставляется, но может быть загружено с сайта производителя. Кабели связи с ПК по портам USB и RS-232 подключаются к одному и тому же RJ-разъему на борту ИБП. Дополняет этот набор пара универсальных розеток для защиты телефонной линии или сегмента Ethernet.


MGE Pulsar Evolution 1100

MGE Pulsar Evolution 1100

Если при описании младшей модели автору приходилось сдерживать свои симпатии по поводу дизайна и "домашности" модели, то линейно-интерактивный Pulsar Evolution 1100 во всем, начиная с массы (значительную долю в ней составляют две АКБ 12 В по 9 А•ч) и заканчивая широкими возможностями по управлению, свидетельствует о готовности основательно выполнять множество обязанностей в разных по масштабу системах питания. Так, с помощью ПО можно включать программирование на различные характеристики выходов для питания двух групп потребителей. Выходное напряжение в режиме питания от батарей – 200, 220, 240 В (по умолчанию 230 В), при этом можно установить верхний (271–294 В) и нижний (160–180 В) пороги. Допускаются коррекция напряжений перехода на понижающий/повышающий отвод трансформатора (244–265/184–207 В) и установка одного из трех уровней чувствительности ИБП.

Пользователю предоставлена возможность выбора одного из двух наиболее распространенных способов подключения к ПК – USB и RS-232. Предусмотрен и слот для фирменной коммуникационной карты.

Немаловажным достоинством устройства также является включение в комплект поставки отдельного, достаточно подробного и грамотно составленного руководства по установке и эксплуатации на русском языке.


MGE Pulsar EXtreme 1000C Rack

MGE Pulsar EXtreme 1000C Rack

Стоечная модель с двойным преобразованием Pulsar EXtreme 1000C может рассматриваться не только как самостоятельно применяемый ИБП, но и как элемент централизованной системы гарантированного энергопитания, например как дополнительный (вторичный) для наиболее критичного сегмента корпоративной информационной сети, запитанной от СГЭ.

Допускается подключение до трех внешних батарейных блоков, удваивающих максимальное время работы ответственной нагрузки от ИБП. Персонализация настроек аналогично предыдущей модели производится с помощью входящего в комплект поставки ПО. Из интересных особенностей устройства следует отметить возможность удаленного управления двумя группами нагрузок, индицируемых на передней панели. Система индикации включает дискретный линейный индикатор степени заряда батареи и потребляемой мощности и отдельные светодиоды, сообщающие об основных режимах работы. Для организации USB-подключения к ПК может потребоваться собственный драйвер, прилагаемый на дискете в комплекте поставки. Кроме необходимых кабелей, в него также входят полозки для установки в стандартный шкаф, облегчающие подключение и обслуживание устройства.

Единственное, что несколько испортило приятное впечатление от знакомства, – отсутствие дополнительных элементов крепления для настольной/напольной установки. Производитель считает, что в случае необходимости пользователь просто должен отдать предпочтение ИБП, выполненному в формфакторе "башни". К сожалению, в тестовом комплекте не прилагалось русскоязычного описания – остается надеяться, что по аналогии с предыдущей моделью оно будет столь же качественно переведено.


Mustek PowerMust Office 650

Mustek PowerMust Office 650

Судя по дизайну, это достаточно новое для нашего рынка устройство предназначено не столько для офисного, сколько для домашнего использования. Оно позволяет подключить в четыре "евророзетки" три устройства, нуждающихся в защите от перебоев напряжения, и одно – к выходу сетевого фильтра. Система индикации и управления его предельна проста – один светодиод и кнопка Сеть, в выключенном состоянии устройство подзаряжаться не может.

Переход на питание от батареи (использована стандартная АКБ 7,2 А•ч × 12 В) этого offline-ИБП происходит при 187 В, верхний порог переключения составляет 261 В.

Форма генерируемого напряжения – ступенчатая синусоида. По форме переходы неаккуратны, например, при повторном подключении к сети устройство в течение еще нескольких периодов пытается "досинхронизироваться". При спектральном анализе выяснилось, что ИБП из-за примитивной схемотехники зарядного устройства при напряжении сети, близком к верхнему порогу переключения, подает на АКБ ток в 1,5 раза больший, чем рекомендуется производителем. Да и PF со стороны сети PowerMust Office 650 в начале заряда составляет всего около 0,65–0,7, что заставляет задуматься о справедливости фразы из описания о "Intelligent Battery Management". Из оригинальных особенностей устройства следует отметить наличие трех (!) гнезд фильтра типа RJ45. Для связи с ПК ИБП оснащен гнездами портов USB и RS-232.


Powercom BNT-600AP, KIN-625CS и VGD-1000

Powercom BNT-600AP

Powercom VGD-1000/KIN-625CS

Рассматривая полученные осциллограммы, мы пришли к выводу, что с момента нашего предыдущего обращения к предшественнику Powercom BNT-600A в силовой электронике BNT-600AP существенных изменений не произошло. В числе полезных новшеств – введение в ИБП автоматической зарядной цепи, функционирующей вне зависимости от состояния выключателя питания ИБП, и изменение ряда сервисных функций, связанных с усовершенствованиями микроконтроллера управления. При покупке ИБП следует обратить внимание, что он оснащен всего двумя выходными розетками.

Напротив, KIN-625CS, как стало понятно в ходе тестов первой группы, несколько улучшил свои показатели. И не только за счет появления в ИБП интерфейса USB и обновленной версии прилагаемого в комплекте ПО. Из осциллограмм видно, что в сравнении со "старым" KIN-625 уменьшились всплески напряжения в процессе перехода к работе от батареи и обратно на сеть,

Заключает наш список online-устройство VGD-1000, также известное из прошлогоднего теста, которое, как мы выяснили, не претерпело за это время никаких изменений и вполне может быть привлечено в качестве объекта для сравнения новых устройств на продолжительность жизни от батарей.


Результаты тестирования на продолжительность работы от батарей

Уменьшенное по сравнению с прошлым годом число участвующих в тесте моделей, проверенных, однако, на четырех конфигурациях ПК, достаточно хорошо подобранных по своим параметрам, позволяет нам несколько нарушить сложившийся порядок оценки результатов. Прежде всего заметим, что минимальное время в тестах – менее 5 мин – показал ИБП Powercom KIN-625CS. Но для тех мощностей, которые потребляются системами, отсутствовали устройства, не способные обеспечить ПК энергией на срок менее 4 мин – времени, достаточного для корректного сворачивания практически всех популярных сегодня современных приложений.

Абсолютным лидером, как и следовало ожидать, оказался Smart-UPS 1000I USB, называемый в каталогах компании APC SUA1000I. Заметим, что в реальной жизни вряд ли кто-то приобретет его для питания компьютера начального домашнего уровня. Поле его деятельности – поддержание серверных конфигураций и небольших рабочих групп. Подобное суждение может быть также отнесено и в адрес устанавливаемой в стойку модели Pulsar EXtreme 1000C Rack от MGE.

Для сходных по производительности Систем 1 и 2 заметно, что половина протестированных ИБП, продержавшихся в тестах от 8 до 15 мин, образуют практически сплошную последовательность претендентов, отстоящих друг от друга менее чем на одну минуту. Возглавляет ее представитель APC – SUA750I. По иронии судьбы за ним пристроилась парочка Apollo, за 10 мин разряда оставивших в помещении лаборатории забытый аромат слегка перегретого стеклотекстолита и изоляции. С таким же разрывом рядом оказались и два младших представителя от Powercom. Неудивительно, что аутсайдером в данном состязании стал симпатичный куб от MGE – по заявленной максимальной мощности он самый слабый в тестах.

Не сильно отличается от рассмотренной расстановки ситуация и для более мощных Систем 3 и 4. MGE Pulsar Elipse 500 смог взять реванш и продвинуться на вторую снизу ступеньку, оттеснив Powercom KIN-625CS.

Проанализировав старшую группу, опять же следует заметить, что сюрпризов здесь нет, да и порядок чередования не нарушается.

Переход "сеть-батарея"	Переход "батарея-сеть"
APC SUA750I
APC SUA1000I
Apollo 1062F
Apollo 1082F
GE Digital Energy ML 700
MGE Pulsar Elipse 500
MGE Pulsar Evolution 1100
Mustek PowerMust Office 650
Powercom BNT-600AP
Powercom KIN-625CS

Вместо выводов

В нашем очередном тесте мы сознательно не обращали внимания на то, что изначально должно было стать его центральной частью – влияние входных параметров компьютерного блока питания на эффективность расходования энергии батарей ИБП, результатом чего стали бы более обоснованные рекомендации по подбору оптимальной пары. В цепочку, начинающуюся от батареи ИБП и заканчивающуюся выходными цепями питания фактической нагрузки блока, оказались вовлеченными несколько управляемых импульсных преобразователей.

В зависимости от устройства ИБП ток в разных местах его схемы зависит либо от активной мощности нагрузки (например, ток, отбираемый от аккумуляторов), либо от ее полной мощности (скажем, ток на выходе ИБП). Поэтому, как правило, производители указывают два значения максимальной мощности нагрузки, которая может быть подключена к ИБП: полную мощность в вольт-амперах и активную – в ваттах. В принципе, в каждом конкретном случае (для любого сочетания ИБП + нагрузка) можно определить, какой из пределов (в ваттах или вольт-амперах) является критичным. Но это способен сделать только специалист, знающий, как устроены ИБП и нагрузка. Общего рецепта здесь дать, к сожалению, нельзя – слишком много вариантов (разные типы и схемы ИБП, разные сдвиги фаз и коэффициенты амплитуды нагрузки и т. д.). Поэтому при выборе ИБП покупателю следует просто учитывать оба ограничения, т. е. и активная, и полная мощность питаемого оборудования должны быть меньше максимальных значений, заявленных производителем – обычно для надежной работы ИБП берут еще и запас примерно в 30%. Если же в перечне параметров указано только одно значение мощности, будьте осторожны – в таких случаях следует делать запас больше, скажем, вдвое.

Что же до питания компьютеров, оснащенных вроде бы экономичными ЖК-мониторами, тестирование показало, что по отношению к ИБП такие мониторы ввиду особенностей работы собственных блоков питания являются отнюдь не настолько экономичными, как об этом обычно пишут. И как знать, может, в следующее сравнительное тестирование мониторов с ЖК-экранами нам придется включить раздел, посвященный особенностям их энергопотребления...

Повсеместная компьютеризация глазами электроэнергетика Рис. 4. Классическая схема электроснабжения 3×380 В. Между линейными проводниками и нулевым проводником – 220 В Требования к качеству электрической энергии стандартизованы. Для пользователя это означает, что электроснабжающая организация должна обеспечить соблюдение установленных норм не где-то в энергосистеме, а непосредственно в его розетке. Однако прежде чем говорить о проведении аудита и возмещении всех возможных ущербов, давайте проанализируем, насколько наша "компьютерная нагрузка" совместима с повсеместно применяемой доставшейся нам "по наследству" трехфазной четырехпроводной системой энергоснабжения. Сразу уточним, что в отдельно взятом обычном жилом доме пропорции импульсных/неимпульсных потребителей за счет классических нагревательных и накальных осветительных бытовых приборов пока явно смещены в сторону последних. Но наличие, например, в том же доме офиса компании на 50–100 ПК, подключенных к тем же вводам трехфазной сети, может привести к ряду неприятных последствий. Доля нелинейной нагрузки в общей нагрузке считается критической, когда она превышает 20–25%. В чем же суть проблемы? Для начала освежим в памяти классическую схему электроснабжения 3×380 В (рис. 4), базирующуюся на соединении "звездой" генератора (например, вторичной обмотки трансформатора) и трех групп потребителей ZA, ZB, ZC (справа). "Старые" системы энергоснабжения проектировались только под линейную нагрузку, т. е. потребляемый электроприемниками ток содержал лишь основную гармонику (50 Hz). Следовательно, ток в нулевом рабочем проводнике не мог превосходить ток в наиболее нагруженной фазе, иными словами, защита на фазных проводниках одновременно предохраняла от перегрева и нулевой рабочий проводник. Как следствие, у многих кабелей ввода провод "нейтрали" зачастую выполнялся чуть ли не вдвое более тонким сечением. Заметим также, что достижение равномерности нагрузки фаз в электрической сети позволяет добиться оптимального режима работы всей этой системы и выравнять токи в каждом из линейных (фазных) проводников. Рис. 5. Спектральный состав тока, потребляемого БП по технологии PPFC В этом случае по нейтральному проводу протекает ток, являющийся геометрической (векторной) суммой всех токов в линейных проводах. Токи частично компенсируют друг друга, таким образом, результирующий ток в нейтральном проводе намного меньше тока в каждом из линейных. Нейтральный провод нужен для компенсации отличий токов линейных проводов. Соответственно, в случае, когда во всех линейных проводах протекают одинаковые токи, компенсация не требуется: ток в нейтральном проводе равен нулю. Даже когда вся нагрузка сети сосредоточена в какой-то одной фазе, ток в нейтральном проводе не должен превышать ток в фазном проводе. И, как правило, электрики следят если не за равномерностью распределения нагрузки по фазам, то, по крайней мере, за тем, чтобы ни одна из них не была перегружена ("перекошена"). Поэтому, повторимся, как правило, нагрузка в трехфазной сети распределена более или менее равномерно, и ток в нейтральном проводе мал. Все это справедливо, если нагрузка – не импульсные преобразователи с низким PF, обогащающие сеть множеством гармоник основной частоты сети (50 Hz). Для них при протекании равных несинусоидальных токов в линейных проводах трехфазной сети действующее значение тока в нейтральном проводе складывается из токов гармоник, номер которых кратен 3. Интенсивность девятой и последующих гармоник в токе потребления импульсного источника питания не слишком велика. Но третья гармоника (150 Hz) является наиболее мощной (после первой) в токе потребления компьютера. Ее интенсивность, как подтвердилось в нашем тестировании (компьютер с PPFC БП), может превышать 60% (рис. 5), и именно из-за ее существования может происходить перегрузка нейтрального провода. При этом токи в нулевых рабочих проводниках могут быть большими, чем в фазных проводниках. Это объясняется тем, что при симметричной нагрузке фазные токи основной частоты и все высшие гармоники (за исключением высших гармоник порядка, кратного трем) образуют системы прямой и обратной последовательностей и дают в сумме нуль. Гармоники же порядка, кратного трем, образуют систему нулевой последовательности, т. е. имеют в любой момент времени одинаковые значения и фазы. Поэтому ток в нейтральном проводе равен утроенной сумме токов высших гармоник, кратных трем. Таким образом, при несинусоидальной симметричной нагрузке ток в нулевом рабочем проводнике будет равен утроенному значению квадратного корня из суммы квадратов действующих значений соответствующих гармоник тока. Отсюда неприятность первая: возможны перегрев и разрушение нулевых рабочих проводников кабельных линий вследствие их перегрузки. Рис. 6. Спектральный состав тока, потребляемого БП по технологии APFC Второй неприятностью, создаваемой подобными простейшими импульсными устройствами, является тот факт, что гармоники, генерируемые нелинейной нагрузкой, создают дополнительные потери в трансформаторах и могут быть причиной выхода из строя последних вследствие перегрева. Согласно расчетам, проведенным российскими экспертами, полная загрузка трансформатора наступает при использовании лишь 80% номинальной мощности, указанной в его паспортных данных. Если не учитывать превышения температуры и попытаться применять трансформатор "в соответствии" с номинальными данными, срок его службы вполне может сократиться с 40 лет до 40 дней. Третий фактор – это искажение синусоидальности питающего напряжения. Следствием характера тока, потребляемого импульсной нагрузкой, является деформация синусоиды напряжения, действующей на зажимах нагрузки (читай: на контактах домашней розетки). Синусоида напряжения становится "плоской", так как в момент импульса тока увеличивается падение напряжения на внутреннем сопротивлении сети, что вряд ли придется "по вкусу" бытовым приборам. Да и устойчивость работы импульсных источников питания при кратковременных провалах напряжения (например, возможность продолжения нормальной работы компьютеров при мерцании ламп накаливания) снижается. Ведь уплощение синусоиды приводит к снижению уровня выпрямленного напряжения на конденсаторе фильтра БП. Известно, что накапливаемая энергия на нем пропорциональна квадрату амплитуды, до которого он заряжается. А значит, время, в течение которого при фиксированной нагрузке способен "продержаться" БП, станет меньше, и вероятность сбоя при "плоской" синусоиде растет. И наконец, в условиях несинусоидальности тока ухудшаются условия работы батарей конденсаторов, предназначенных для компенсации реактивной мощности (cos ) нагрузки, т. е. для повышения коэффициента мощности электроустановки. Возвращаясь к теме материала, попробуем определить, каким же видится выход из этой ситуации. Ведь процесс повсеместного перехода с линейных на импульсные источники питания по ряду объективных факторов уже не остановить. Во-первых, следует обратить внимание на качество применяемых вторичных источников питания. Ведь в отличие от простейших БП без цепей коррекции и с дроссельными PPFC высокочастотные преобразователи технологии активной коррекции мощности способны приблизить форму потребляемого тока к форме сетевого напряжения (рис. 6), чем существенно снизить уровень третьей гармоники тока. Во-вторых, кроме срочной замены элементов электрической сети, есть и еще более изящное решение – отделить компьютерную группу трехфазным ИБП. Дело в том, что даже примитивный трехфазный выпрямитель (заметим – также нелинейная нагрузка!), имеющийся у него после фильтра на входе, обладает интересной особенностью – минимальным уровнем гармоник, кратных 3. Если же этот ИБП к тому же современный, то, вероятнее всего, его входные цепи будут представлять собой трехканальный APFC, аналогичный рассмотренному нами в прошлогоднем обзоре. Соответственно, входной ток такого управляемого выпрямителя имеет синусоидальную форму, а коэффициент гармонических искажений системы со стороны питающей сети близок к нулю.