...
...

Тест ИБП POWERCOM BLACK KNIGHT PRO BNT-400AP

Тест ИБП POWERCOM BLACK KNIGHT PRO BNT-400AP

Легко заметить, что компьютерный мир сегодня — сплошь погоня за мегагерцами и гигабайтами. Сделать маломальский апгрейд — забота как обладателя старенького ПК, так и владельца новейшего компьютера. Да без этого и нельзя, и в данной суматохе очень мало внимания уделяется вопросу электропитания. Максимум, что делает в этом плане пользователь, — покупает качественный корпус, думая, что все неприятности у него позади. На деле же он всего лишь уменьшает вероятность их появления. Да, компьютер, собранный на базе дешевого корпуса, больше подвержен риску, нежели его собрат в более качественной "оболочке". Но все равно есть несколько факторов, против которых не устоит ни один даже самый надежный корпус, и помочь здесь может только UPS (Uninterruptible Power System).

Нередко напряжение в сети просто отсутствует, и тут неважно, долго или нет: если его нет хотя бы десяток-другой миллисекунд, блок питания просто не сможет питать компьютер. Произойдет экстренная остановка со всеми вытекающими из этого последствиями. Напряжение в сети может быть сильно завышено или занижено, и, опять же, блок питания или выключится, или сгорит. Или же просто пройдет кратковременная высоковольтная помеха, и лишний фильтр в виде UPS тут не помешает. Многие скажут: да, это действительно печально, ведь при такой ситуации может сгореть практически весь компьютер. А ведь известно, что спустя некоторое время стоимость данных на ПК значительно превышает стоимость самого железа. Нельзя сказать, что покупка UPS станет панацеей — это всего лишь повысит ваши шансы успешно противостоять ударам судьбы в виде неполадок в электросети. Источник бесперебойного питания — только одно из звеньев в длинной цепи надежности, состоящей из качественного блока питания, надежного винчестера, продуманного охлаждения и т.д., и если вы считаете, что терять вам нечего, и все волнения зря, он вам попросту не нужен. Для домашнего пользователя это устройство скорее предпочтительно, чем обязательно (в данном утверждении я исхожу из доверия к своей электросети). А вот для офисных машин всех форматов и калибров бесперебойник — вещь действительно необходимая. В данной статье я попытаюсь изложить необходимые теоретические основы процесса электропитания, будут также рассмотрены основные понятия, применяемые в данной области. Ну и напоследок устроим экстремальное тестирование. Для этого смоделируем все возможные процессы включая работу на полную мощность, короткое замыкание и т.д.

Виды ИБП. Краткие рекомендации
Разделить ИБП на виды можно исходя из их внутреннего строения и способов работы. Отбросив все незначительные модификации, можно выделить три основных вида: линейно-интерактивные, онлайн и оффлайн. "Золотой серединкой" является линейно-интерактивный источник. При нормальном входном напряжении нагрузка подается от сети через трансформатор и, как правило, неплохой набор фильтров. Одновременно заряжается батарея: при "уходе" сетевого напряжения за установленные рамки автоматическое реле переключает нагрузку, и машина питается от батареи через преобразователь. Вся соль — в качестве фильтров и времени переключения. Однако по соотношению цена/качество это оптимальный вариант. В бесперебойнике типа оффлайн нагрузка питается от сети через фильтр (и опять, как правило, не лучшего качества), одновременно идет зарядка батареи. В экстренной ситуации происходит переключение на питание от батареи через преобразователь. Отсутствие хорошей фильтрации сетевого напряжения допускает опасность в штатном режиме при работе от сети. Самым надежным является вариант по схеме онлайн. Напряжение сети фильтруется и поступает на выпрямитель, который питает цепи заряда аккумулятора. Нагрузка питается через преобразователь от аккумулятора во всех режимах, что позволяет избавиться от такого момента, как время переключения, т.к. его просто нет. Такой ИБП дорог, но надежен. Его применение целесообразно при питании самой ответственной аппаратуры.

При использовании ИБП необходимо соблюдать несколько простых правил. Для начала необходимо определиться с нагрузкой. Общая потребляемая мощность не должна быть ниже 30% от мощности UPS — в противном случае он может, да и будет, работать некорректно. Одновременно максимальная мощность нагрузки не должна превышать 70-80% мощности источника. Необходимо периодически "тренировать" ИБП, т.к. если он целый год простоит в дежурном режиме, то не факт, что в экстренной ситуации сработает корректно. Хотя бы изредка дайте ему поработать от батарей секунд 30-40. Это позволит аккумулятору работать в правильном режиме (периодически должны происходить процессы зарядки/разрядки). Не подключайте к выходу мощные нагрузки и нагрузки с кратковременным большим потреблением. Такие вещи есть в каждом офисе — это электрические чайники и лазерные принтеры. Мощность чайника — 1-2 КВт, и хорошо от этого UPS'у не будет. Стартовая мощность лазерного принтера (из-за разогрева фьюзера) тоже может достигать киловатт. Это может казаться смешным, но происходит так часто, что не сказать про это нельзя. Эксплуатируйте ИБП при правильной температуре и влажности. Не ставьте их в места с плохой вентиляцией, рядом с батареями, там, где сыро, — все это сократит срок службы прибора. А еще помните: насекомые — злейший враг такой техники.

BLACK KNIGHT PRO BNT-400AP
В целом это обычный источник бесперебойного питания, если не считать того, что корпус выполнен из пластика черного цвета. Не секрет, что многие пользователи предпочитают именно черный цвет корпуса компьютера и всех периферийных устройств, так что данный бесперебойник легко впишется в общую гамму. Комплект поставки стандартен: сам UPS, два сетевых кабеля, телефонный шнур, кабель для подключения с СОМ-порту для мониторинга, диск с ПО, инструкция, гарантийный талон.
Типоразмеры устройства невелики: 97х320х135 мм, масса не превышает 6,4 кг. Поскольку физические размеры и мощность прямо связаны между собой, то и электрические параметры заявлены скромные. Указанная мощность — 400 ВА/240 Вт — радует то, что на задней панели прибора четко указано: cos(j)=0,6. На передней же панели вы найдете одну кнопку и один светодиод, чего для организации грамотной индикации вполне достаточно. Вокруг кнопки наклеена специальная защитная резинка — дело в том, что нажатие происходит довольно легко, и если источник будет стоять под столом, его можно случайно выключить неловким движением ноги. С такой нехитрой защитой данная проблема отпадает, хотя урон внешнему виду наносится значительный. Кроме того, как и положено, присутствует звуковая сигнализация. При переходе в режим работы от батареи вы будете слышать периодические кратковременные сигналы (период — 2 сек.). Для отключения сигнала достаточно кратковременно нажать кнопку на передней панели. Для индикации низкой степени заряда аккумулятора используется более частый звуковой сигнал, и отключить его нельзя. При перегрузке будет слышен непрерывный звуковой сигнал. В целом система удобна и практична. Набор разъемов на задней панели невелик. Это, естественно, разъем для включения в сеть (содержит плавкую вставку на 4 А, причем, если она сгорит, там сразу есть запасной предохранитель). Для снятия выходного напряжения предусмотрено два стандартных разъема, хотя провод в комплекте один. Вверху расположены розетки для защиты телефонной линии или сети (как показывает практика, защита эта более чем несовершенна) и, естественно, разъем для коммутации с компьютером для мониторинга состояния — весь необходимый пользователю набор — никаких дополнительных возможностей нет. По заявленным техническим характеристикам данный источник неплох. Входное напряжение колеблется в диапазоне 220 В +/-10%, частота (50 или 60 Гц) выбирается автоматически. Выходной сигнал — многоступенчатая аппроксимация синусоиды — как это выглядит, посмотрим позже. Время переключения на питание от батареи составляет 2-4 мс. Энергия всплеска напряжения может достигать 320 Дж на протяжении 2 мс. Автоматическая система регулировки напряжения (AVR) изменяет выходное напряжение на 15% вверх при снижении входного на 9-25% от номинального или на 15% вниз при повышении входного на 9-25% от номинального. При перегрузках срабатывает система автоматической защиты — время ее срабатывания зависит от величины перегрузки и определяется непосредственно источником.

Для мониторинга основных показателей используется программа UPSMON. С ее помощью вы можете увидеть все необходимые параметры: входные/выходные напряжения, частоты, степень заряда аккумулятора, степень загруженности.
Однако мониторинг ведется неверно. Если напряжения показываются относительно точно, то с последними двумя параметрами дело обстоит плохо. Так, если верить программе, аккумулятор может зарядиться с 20% до 90% от номинала минут за десять, что в принципе маловероятно. Да и мониторинг потребляемой мощности… Приведу простой тест. Когда ИБП подключен к сети, он указывает, какую мощность на данный момент потребляет компьютер. Я был несколько удивлен, когда увидел, что тестовый ПК потребляет 21% от полного значения. Однако при подсоединении дополнительной нагрузки (300 Вт!) цифра возросла до 60-70%. Как и предполагалось, при выдергивании сетевого кабеля из розетки стрелка зашкалила, и отключение произошло за одну секунду. Да еще источник пытался "вытянуть" нагрузку, поэтому процесс получился ступенчатым, что еще хуже. Простая рекомендация: не верьте этому драйверу, а просто сами прикидывайте мощности и следите за состоянием батареи. Есть закладка с графическим отображением хронологии всех основных параметров — очень полезная вещь, которая позволит учитывать все особенности работы на больших промежутках времени. Это даст возможность выяснить основные закономерности и понять сущность работы. А при изменении параметров в ту или иную сторону вы сразу сможете проанализировать ситуацию и принять соответствующие меры.
По своему внутреннему строению данный ИБП довольно прост и построен по классической схеме. В нижней части закреплен трансформатор и аккумулятор. Вся электроника смонтирована на одной плате, закрепленной в верхней части корпуса. Монтаж в меру качественный: по количеству элементов заметно, что техническое решение очень простое.
Силовые элементы установлены на довольно массивных радиаторах. Однако при напряженной работе они (как и трансформатор) очень сильно нагреваются. В принципе ничего страшного в этом нет: температура под 100 С° этими транзисторами переносится легко, а на выходных параметрах нагрев не сказывается из-за схем коррекций. Не радуют только две перемычки, запаянные вместо предохранителей на плате. Ну, а как все это работает, читайте в разделе, посвященном тестам.

Тест
Всем известно, что напряжение в сети часто отклоняется от установленных норм, однако на нагрузке оно должно быть стабильным. Производители гарантируют нам стабильность выходного напряжения в определенном диапазоне, утешают нас наличием системы AVR, но как дела обстоят на самом деле, я проверил практически. Для этого ИБП был подключен в сеть 220 В через ЛАТр, благодаря чему входное напряжение можно регулировать в широких пределах. Для верности эксперимента на выход подключалась нагрузка в 100 Вт. Полученные цифры можно увидеть в таблице.



Цифры приводятся в таком виде, поскольку у двух идентичных ИБП они все равно окажутся разными — дело в том, что у конкретных образцов могут слегка отличаться емкость батарей, степень заряда и прочие параметры. Все это может вызвать разбежку в несколько вольт, и это следует учитывать. Если напряжение превышает 230 В +/-5 В (в данном случае всегда плюс), то выходное напряжение (как видим, даже на 250 В) не превышает 220 В ни у одного из источников. О включении системы AVR можно судить по характерному щелчку реле. Если напряжение падает ниже 200 В, происходит повышение. С уменьшением потенциала на входе выходное напряжение тоже уменьшается. Переключение на работу от аккумуляторов происходит при входном напряжении примерно 165 В.

Вольты — это, конечно, хорошо, но прибор показывает нам лишь действующие значения, понять же, что творится на выходе, можно с помощью осциллограмм. Для этого были сняты зависимости напряжения при работе от батарей при двух значениях нагрузки — 100 Вт и 200 Вт соответственно.





Все графики были получены при одинаковом входном ослаблении и развертке. Как видим, все примененные аппроксимации не позволили даже близко получить синусоиду. График напоминает меандр, да еще и вершины подняты с одной стороны. Дело в том, что данная зависимость сильно меняет свой вид при изменении нагрузки — приведенные графики получены при использовании активных нагрузок. Явно просматривается следующая зависимость: с ростом нагрузки суженные импульсы расширяются, поднятая вершина опускается, действующее значение напряжения уменьшается. Таким образом, если подключить достаточно большую нагрузку на выход (превышающую допустимую мощность), то получится действительно чистый меандр.

Далее меня интересовал вопрос: а сколько может проработать компьютер от UPS в аварийном режиме? Хорошему современному компьютеру с 17" ЭЛТ-монитором необходима мощность примерно 200-240 Вт. Поэтому после предварительной тренировки и полной зарядки к ИБП был подключен эквивалент мощности 200 Вт, а затем засекалось время до его полного выключения. Источник продержался 9 минут 37 секунд. Такой результат очень неплох, ведь работа велась почти на предельной мощности. Далее исследуем зависимость выходного напряжения от мощности нагрузки, ведь это не менее интересно.



В целом результаты меня не удивили. Вспомните про то, что мощность нагрузки должна составлять хотя бы 30% от номинальной мощности ИБП. При выходе на нормальные нагрузки UPS уже начал работать корректно, а если подключать большие мощности, то напряжение сильно завышается, но быстро падает, и происходит отключение с помощью системы защиты.
Понижение и повышение напряжения сети мы проверили, максимальные мощности тоже подсоединяли — что еще? Конечно же, частая беда при питании любой аппаратуры — короткое замыкание (КЗ). Для приближения условий к реальным смоделируем КЗ во всех режимах. Для этого просто скрутим вместе два провода на выходе ИБП. И тут меня постигло разочарование: как я ни старался, вывести UPS из строя у меня не получилось. Замыкаем выход и включаем не включенный в сеть ИБП. Сразу срабатывает система защиты — отключение происходит мгновенно. Затем запитаем нагрузку в 100 Вт и замкнем выход при ИБП, работающем от батарей — все то же самое: отключение происходит мгновенно. Подключим источник в сеть, замкнем выход, попытаемся включить. Сразу же горят предохранители — источник остается без повреждений. Запитаем нагрузку от сети и замкнем выход при рабочем режиме: опять горят предохранители — с самим источником ничего не происходит. Для чистоты эксперимента все КЗ проводились по 5 раз в каждом режиме.

Вывод
В данной статье мы затронули сегмент самых слабых источников, рассчитанных на питание одного компьютера. Несомненно, BLACK KNIGHT PRO BNT-400AP показал хороший результат: отличные нагрузочные характеристики, стабильность напряжения, функциональность работы. Устройство можно рекомендовать для любых допустимых для него работ.

Василий Запотылок, vasily@techlabs.by
ИБП предоставлен фирмой "Конструктив"


компьютерная газета


© Компьютерная газета

полезные ссылки
Корпусные камеры видеонаблюдения