Средства улучшения электропитания

Компьютеры, как любое электрооборудование, питающееся от сети переменного тока, подвергаются различным негативным воздействиям со стороны этой питающей сети. Стандартным требованием питания сети является напряжение 220В с отклонением -15% - +10%, т.е. 187-242В. При частоте 50+-1Гц.

К основным воздействующим факторам со стороны сети относятся следующие:

1. Высоковольтное импульсное перенапряжение, как результат грозовых разрядов длительностью от долей десятков микросекунд, коммутационных перенапряжений длительностью до десятков и сотен микросекунд. Грозовые перенапряжения могут достигать десятков кВ, коммутационные – единиц кВ;

2. Повышение напряжения сети более чем на 10% от номинала, кратковременные (на несколько периодов) и длительные, вызванные неполадками в сети, например, перекос фаз.

3. Кратковременные провалы в течение нескольких периодов, вызванные подключением мощной нагрузки, и длительные, понижающие напряжение ниже 85% от номинального значения;

4. Пропадание напряжения более, чем на 2 полупериода частоты;

5. Радиочастотные шумы от воздействия мощных радиопередающих и иных устройств, а так же помехи от импульсных блоков питания;

6. Отклонение частоты питания от номинала 50Гц;

7. Гармоничные искажения питающего напряжения, т.е. отклонение формы от синусоидальной.

Степень воздействия питания сети на аппаратуру различна. Они могут приводить к:

1. Сбоям – это импульсные помехи и провалы питания напряжения;

2. Самопроизвольному отключению;

3. Перезапуску;

4. Выходу из строя.

Поскольку большинство блоков питания имеют импульсный преобразователь с безтрансформаторным входом, то к отключениям частоты или формы напряжения они почти нечувствительны. Последствия же сбоев по питанию могут быть весьма тяжелыми: выход из строя, потеря данных.

Для защиты от сетевых возмущений применяется ряд комплексных мер:

1. Сетевой LC-фильтр задерживает высокочастотные помехи из сети и в сеть от импульсных блоков питания. Такой фильтр входит в состав практических всех блоков питания, а также в сетевые колодки питания типа Pilot и им подобные.

2. Ограничители перенапряжения (Surge Protector) подавляющие высоковольтные выбросы как относительно длинные до 10 мс, возникающие при переключении мощных цепей, так и короткие грозовые. Энергия импульсов перенапряжений поглощается варистором.

При правильном подборе параметров варистор может спасти и от длительных перенапряжений сети, например, перекос фаз. В этом случае варистор будет ограничивать напряжение, выделяя значительную мощность, что приводит к его пробою и отключению питания предохранителями токовой защиты. В общем случае одного варистора для полной защиты от перенапряжения недостаточно. Используют два варистора, один – между землёй и нулём, второй – между землёй и фазой. Но исходя из экономии средств, их обычно не устанавливают.

3. Стабилизатор напряжения – электронный и феррорезонансный. Стабилизируют напряжение при плавных изменениях входного напряжения. Феррорезонансный стабилизатор имеет плохие характеристики при резком изменении напряжения и нагрузки, что и ограничивает их применение. Существуют новейшие разработки таких стабилизаторов, но их стоимость сравнима с ИБП (UPS).

4. ИБП (источник бесперебойного питания) предохраняет от внезапного пропадания напряжения сети. В их состав обязательно входят аккумуляторные батареи, выпрямитель входного напряжения и инвертор, обеспечивающий нагрузку напряжением переменного тока.

ИБМ различают по классам (режимам работы)

Режимы работы ИБП.

ИБП служит для стабилизации энергоснабжения критических потребителей. Качество электропитания напрямую связано со стабильностью продуктивной работы. ИБП компенсирует перебои электропитания, а так же понижения или повышения напряжения и колебания в электросети. Если необходимо большое время автономной работы, к ИБП подключается генератор.

Существуют три вида ИБП:

1. VFD: Voltage and Frequency Dependant (Зависимо от напряжения и частоты)

2. VI Voltage Independant (Не зависимо от напряжения)

3. VFI: Voltage and Frequency Independant (Не зависимо от напряжения и частоты)

15. ИБП. Телеметрия, телеуправление, планирование включения и выключения.

Современные ИБП (UPS) имеют в своём составе микроконтроллеры, которые совместно со специализированным программным обеспечением, поставляемым для конкретных моделей, могут представлять широкий спектр услуг в зависимости от возможности интерфейса связи ИБП с системой:

1. Телеметрия – информация о состоянии питания сети, батареи и других узлов, температура внутри UPS, величина нагрузки и др.Информация передается в систему сбора, обработки и отображения информации. Система может прогнозировать время работы батареи и, соответственно, корректировать задержку закрытия сервера.

2. Телеуправление – двунаправленный интерфейс с UPS обеспечивает подачу управляющих команд: отключение, запуск диагностических тестов и др.

3. Планирование включения и выключения – администратор может задавать график работы сервера, указывая время отключения и включения питания на каждый день недели. Программа перед наступлением времени отключения посылает предупреждение всем клиентам. Через некоторое время инициирует закрытие сервера и программирует UPS на отключение питания через некоторый промежуток времени повторное включение в заданное время.

Основные параметры ИБП

централизованное управление UPS, питающее всё коммуникационное оборудование.

UPS имеет множество параметров. Основные следующие:

1. Выходная мощность;

2. Число фаз входных/выходных напряжений;

3. Форма выходного напряжения;

4. Порог переключения;

5. Время работы от резервного источника;

6. Возможность «холодного запуска».

Выходная мощность измеряется в вольт-амперах. Она должна быть не меньше, чем сумма мощностей, потребляемых устройствами, которые питаются от данного UPS. Причём надо принимать во внимание не только среднюю потребляемую мощность, но и пиковую мощность. Пиковая мощность иногда превышает среднюю в разы. Во время запуска они могут потреблять пятикратную мощность. Поэтому запрещается питание от UPS.

Число фаз входного и выходного напряжения. Источники небольшой мощности (до единиц кВА) как правило, однофазные. Более мощные могут быть трехфазными. И если их вх. цепи нагружает сеть по схеме дельта, а не звезда, то тем самым решается проблема симметрирования нагрузки фаз перегрузки силового провода. Трёхфазный выход ИБП, предназначенный для питания компьютера и других однофазных потребителей, нужно рассматривать скорее как недостаток, а не как преимущество.

Форма выходного напряжения. В идеале она должна быть синусоидальной. Коэффициент гармонии выходного напряжения у лучших моделей не превышает трех процентов. У простейших моделей генерируется меандр, сглаживаемый фильтром нижних частот.

Порог переключения. Уровень напряжения, при котором происходит переключение на резервное питание. Влияет на срок служба АКБ. Однако, его снижение облегчает режим работы батареи, но ухудшает стабильность входного напряжения.

Время работы от резервного источника зависит от ёмкости, степени заряженности АКБ и величины нагрузки. Это время должно обеспечивать закрытие приложений на защищаемых компьютерах для предотвращения потери данных.

Возможность «холодного запуска». При заряженных батареях, но при отсутствии вх. питания, автоматическое включение невозможно. Если блок не имеет такой возможности, то с ним в критический момент надо идти на запуск в рабочее действие.