Тенденции рынка ИБП средней и малой мощности

ТЕНДЕНЦИИ РЫНКА ИБП МАЛОЙ И СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ

  В современных экономических условиях наличие источников бесперебойного и качественного электропитания приобретает определяющее значение, особенно в ключевых и стратегически важных областях применения – промышленных процессах, информационных технологиях, сфере телекоммуникаций, спутниковой и волоконно-оптической связи, промышленной автоматики, в автоматических системах обеспечения зданий (BMS), медицинской диагностике и т. п.
  Эти области применения являются жизненно важными компонентами многих отраслей экономики. Кроме того, здесь широко применяются сложные электронные устройства и/или компьютерные сети, работа которых в значительной степени зависит от качества электропитания.
Назначение ИБП

  Многие ошибочно полагают, что единственная проблема энергоснабжения, которая требует определенных мер защиты оборудования, выполняющего ответственные функции, – это отключения электропитания. Однако существует множество других факторов, которые могут серьезно навредить предприятиям, использующим сложное электрооборудование, если не принять соответствующих мер защиты. Касаясь проблемы надежности электропитания, можно выделить два основных ее аспекта: наличие в сети электроэнергии и ее качество.
  Наиболее распространенной в мире проблемой являются провалы напряжения.

  Второе место среди негативных факторов занимают всплески напряжения. Пики напряжения занимают третье по частоте место. Остальные факторы в порядке убывания вероятности распределяются следующим образом: отключения, электрические шумы, искажение формы напряжения и нестабильность частоты.

  Для того чтобы защитить оборудование, выполняющее особо важные функции, в случае подобных недопустимых ситуаций, его электропитание поручают источникам бесперебойного питания (ИБП), имеющим различные конфигурации в зависимости от требуемой надежности и прочих параметров.

  Например, установка ИБП в цепи питания телефонного аппарата позволит избежать срыва звонков из-за таких причин, как грозовые разряды, перегрузка электрораспределительных сетей, текущее обслуживание электросетей, срабатывание устройств защиты предохранителей. Питание факса через источник бесперебойного питания обеспечит надежность работы и предотвратит ошибки в передаче данных из-за включения/выключения нагревателей, вентиляторов, кондиционеров, лифтов и т. п., из-за перегрузок электрораспределительных сетей в результате наводки от близко расположенных силовых линий, а также из-за работы бытовых и промышленных электроприборов, ксероксов и принтеров или из-за срабатывания устройств защиты.

  В числе применений ИБП в сфере информационных технологий необходимо упомянуть IDC (Internet Data Centers – интернет-центры), крупные локальные сети (LAN), сети удаленного доступа (WAN). В сфере телекоммуникации это базовые станции и центральные коммутаторы (включая тарификационные вычислительные средства) мобильной связи, компьютеры расчета оплаты услуг пейджинговой й связи. В промышленности к применениям ИБП относятся автоматические системы управления процессами, системы слежения, автоматические системы обеспечения зданий (BMS).

  Виды ИБП и особенности их функционирования

  Разграничение по мощности ИБП, как правило, происходит в зависимости от потребностей заказчика (структуры сети, типа защищаемого оборудования, степени «критичности» и т. д.). С точки зрения мощности допустимо подразделение ИБП на устройства малой, средней и высокой мощности. В обзорах аналитических центров (например, IT Research) рынок ИБП, как правило, делится на ИБП мощностью не более 3 кВА (малая мощность), от 3 до 30 кВА (средняя мощность) и более 30 кВА (большая мощность). Как видно, границы между этими тремя группами устройств размыты и носят отчасти условный характер. Какого-либо единого стандарта разграничения ИБП по мощности не существует, однако большинство фирм-производителей при построении своей системы квалификации ИБП по мощности учитывают стандарты, принятые у конкурентов. В данной статье к категории Micro отнесены ИБП мощностью от 450 ВА до 3000 ВА, к категории small – от 6 до 30 кВА.

  ИБП малой мощности направлены на защиту компьютерного оборудования (персональных компьютеров или небольших серверов, сетевых узлов, рабочих станций). Их задача-минимум заключается в том, чтобы при возникновении проблем в электропитании позволить пользователю в течение 3–5 минут корректно выйти из операционной системы без потери данных. С этим способны справиться простейшие и недорогие ИБП, построенные по технологии off-line (см. ниже). Однако для ИТ и телекоммуникационных компаний, работа которых основана на дорогостоящем, требовательном к качеству электропитания оборудовании, необходимо использование ИБП, способных обеспечить такое оборудование надежным и качественным электропитанием. Для защиты подобных систем используют ИБП, построенные по технологии line-interactive и on-line. Кроме того, важное значение приобретают как средства коммуникации ИБП (например, SNMP и Web-карты, позволяющие интегрировать ИБП в локальную сеть пользователя), так и программное обеспечение.

  Как было указано выше, все представленные в настоящее время на рынке ИБП можно отнести к следующим классам согласно технологии их построения:

• резервные ИБП (off-line);
• линейно-интерактивные ИБП (line-interactive);
• двойного преобразования (on-line).

  В настоящее время в сегменте ИБП малой мощности „частные пользователи“ по-прежнему отдают предпочтение ИБП, построенным по технологии off-line, по причине их дешевизны. В источниках бесперебойного питания категории оff-line инвертор, преобразующий электроэнергию из постоянного напряжения в переменное, задействуется лишь тогда, когда характеристики напряжения выходят за допустимые пределы. В остальных случаях инвертор не работает. Недостатком ИБП класса off-line можно назвать длительное время переключения на питание от батареи – до ия. Именно по этой причине off-line ИБП не рекомендуется применять в телекоммуникационных компаниях.

  В сегменте корпоративных пользователей предпочтение отдается линейно-интерактивным устройствам. В отличие от ИБП типа off-line, в линейно-интерактивных ИБП используются микропроцессоры, отслеживающие качество входного напряжения и реагирующие на изменения в электропитании. Кроме того, такие ИБП оснащены схемой AVR (автоматического регулирования напряжения) – автотрансформатором. Наличие автотрансформатора позволяет расширить диапазон входного напряжения и тем самым снизить количество переключений на режим работы от батареи, позволяя таким образом продлить срок службы батареи. Время переключения на питание от батареи здесь примерно то же, что и для технологии off-line.

  Онлайновые устройства являются наиболее современной и совершенной разновидностью ИБП. У on-line источников бесперебойного питания работа инвертора никогда не прекращается, формируя выходное напряжение. Двойное преобразование заключается в переходе переменного сетевого напряжения в постоянное (выпрямитель) и его последующем преобразовании снова в переменное (инвертор), что обеспечивает идеальное питание нагрузки.

  На основании всего вышеизложенного можно утверждать, что на рынке корпоративных пользователей рекомендовано применение лишь line-interactive и on-line устройств.

Тенденции рынка ИБП

Современный рынок ИБП, в том числе малой мощности, имеет явную тенденцию к переходу на самую надежную технологию двойного преобразования для критичных нагрузок, которые преобладают в сфере телекоммуникаций. Этому есть ряд объективных причин. Во-первых, российский ИТ-рынок быстро развивается, так что по качеству оборудования и услуг уже практически не уступает рынку Западной Европы и Америки. Соответственно все ИТ-оборудование нового поколения является „критически важным“ и требует защиты по полной схеме.

Во-вторых, наблюдается восстановление докризисных темпов роста рынка ИТ в целом и рынка ИБП в частности и дальнейшее их развитие. Как следствие, у потребителя появляются более значительные материальные ресурсы. Кроме того, сами устройства в последние 2–3 года подешевели в среднем на 20%. Однако у большинства покупателей по-прежнему недостаточно средств, для того чтобы осуществлять полную или комплексную защиту питания, поэтому заметного роста рынка больших on-line систем (от 30 до 800 кВА) не наблюдается.

В-третьих, существенно повысилась осведомленность заказчика, то есть уровень знаний корпоративных потребителей по данному вопросу. Покупатель все чаще оперирует не абстрактными представлениями об ИБП, а конкретными техническими заданиями.

Кроме того, все большее развитие получают ИБП нового поколения, обеспечивающие гибкость, масштабируемость и резервируемость. Речь идет о так называемых модульных ИБП, которые позволяют вставлять платы расширения; при этом увеличение мощности устройства проирудования. Примером модульных ИБП могут служить серия Nfinity компании Liebert HIROSS, Symmetra компании APC, а также 9710 производства компании Invensys. Развитие нового принципа построения систем средней мощности – модульности позволяет создавать ИБП с самым высоким уровнем надежности. Основное отличие модульных систем – возможность замены любых модулей (силовых, батарейных, модулей управления) в „горячем режиме“. При этом модульные ИБП имеют перед параллельными системами явное преимущество, связанное с тем, что в модульных ИБП реализована технология общей шины байпаса. У любой параллельной системы от самой простой до сложной есть одно слабое в смысле надежности место – большое количество цепей байпаса. В случае пробоя одного из тиристоров байпасного ключа хотя бы одного из модулей, составляющих параллельную систему, может произойти полное отключение системы из-за короткого замыкания. Этот недостаток устраняется при построении многомодульной системы, где имеется всего один общий байпас.

Наконец, все более заметное место на рынке информационных технологий занимают „интегрированные системы защиты“, совмещающие в себе телекоммуникационный шкаф, устройство защиты питания (ИБП), систему кондиционирования воздуха, играющую важнейшую роль для обеспечения продолжительной работоспособности телекоммуникационного оборудования, и систему кабельного распределения. Такие комплексы позволяют придать бизнесу дополнительную мобильность.

Line-interactive и on-line

ИБП какого типа более всего отвечает вашим требованиям (off-line ИБП, line-interactive ИБП или on-line ИБП с двойным преобразованием)? Каковы должны быть основные параметры ИБП конкретного типа? Прежде, чем вы составите собственный план решения вашей проблемы, позвольте привести некоторые доводы в пользу применения on-line ИБП.

Line-interactive

Линейно-интерактивные ИБП обеспечивают защиту питания, его фильтрацию (подавление всплесков напряжения), что решает проблему искажения формы сигнала. Одной из важных особенностей линейно-интерактивных ИБП является наличие на выходе автотрансформатора, позволяющего регулировать входное напряжение в большом диапазоне при относительном постоянстве выходного напряжения. При нормальной работе основной сети питания заряд батареи осуществляется от инвертора. При пропадании входного напряжения статический переключатель замыкает цепь питания от батареи на выход ИБП. Поскольку инвертор постоянно замкнут на выход, он осуществляет дополнительную фильтрацию и позволяет избежать переключений при „просадках“ напряжения, как в случае с ИБП типа off-line. Часто повторяющееся переключение в батарейный режим приводит к глубокой разрядке
аккумуляторной батареи, а следовательно, сокращает срок ее службы.

On-line

ИБП с двойным преобразованием типовой конфигурации преобразует входное переменное напряжение в регулируемое постоянное напряжение заданной величины и ляет стабильно поддерживать заданную частоту в нагрузке при относительно продолжительных провалах напряжения без перехода в батарейный режим. При перебое в сети электропитания инвертор on-line ИБП продолжает работать так же, как и до отключения. Различие состоит лишь в том, что в этом режиме выпрямитель выключается, а преобразователь напряжения питается от аккумуляторных батарей, а не от электросети. Это наглядный пример того, как оптимальное решение позволяет существенно повысить надежность электропитания энергозависимого оборудования, подключенного к выходу ИБП.

Чтобы более подробно проанализировать специфику рабочих характеристик обоих типов ИБП (line-interactive и on-line), рассмотрим особенности их работы в условиях наиболее распространенных помех в электросети: гармонических искажений, колебаний напряжения, отключения/включения напряжения.

Системы ИБП (off-line и line-interactive типов) являются эффективными средствами решения всех проблем, за исключением искажений формы напряжения (то есть проблемы гармоник). Но только on-line ИБП представляют собой системы защиты от практически любых проблем, связанных с качеством электропитания. Более того, единственно приемлемой системой для обеспечения качественного питания оборудования, выполняющего наиболее ответственные функции, является ИБП с двойным преобразованием.

***
И напоследок хотелось бы коснуться одной типичной ошибки, которую допускают телекоммуникационные компании при выборе ИБП. Эта ошибка – подход к ИБП переменного тока как к ИБП постоянного тока, или, иными словами, попытка обеспечить очень большое время автономной работы (от 1 до 24 часов). Такое решение в принципе возможно, но оно не является оптимальным ни с технической, ни с экономической точки зрения. ИБП переменного тока предназначены для работы в автономном режиме на время до 15 минут. Этого вполне достаточно для компьютерных систем. В телекоммуникационной же отрасли нужно учитывать, что дополнительное время автономной работы достигается за счет установки дополнительных дорогостоящих батарей, увеличения мощности ИБП и дополнительного времени для перезарядки батарей. Практически никто не задумывается о том, что у системы, способной автономно работать в течение двух–четырех часов, время перезарядки батарей может достигать 12–24 часов, в течение которых может произойти второй провал напряжения.

автор: Армен Каладжян