Известно, что на территории России ГОСТ 13109-87 определяет следующие параметры электрических сетей: напряжение 220В +- 10%; частота 50 Гц +- 1 Гц; коэффициент нелинейных искажений формы напряжения менее 8% (длительно) и менее 12% (кратковременно). Но гладко бывает только на бумаге. В реальной жизни меньше всего проблем возникает, пожалуй, только с частотой питающего напряжения.
Длительное отключение напряжения (blackout) - это обычно следствие сбоя в работе линии электропитания. Оно может стать причиной неожиданного и потенциально опасного отключения всего электронного оборудования. Обычно это приводит к повреждению файлов, потере и искажению хранимых данных, к выходу аппаратуры из строя.
Высоковольтные одиночные импульсы, или всплески (sрike), появляются в результате образования электрической дуги или при включении/выключении электрических нагрузок. Подобные искажения формы сигнала способны вывести из строя электронные схемы и повредить хранящиеся на компьютерах данные.
Скачки перенапряжения (surge) в большинстве случаев вызваны резкими и значительными изменениями нагрузки на сеть и переключениями линий электропитания. В результате таких явлений может быть серьезно повреждено электронное оборудование. Провалы (sags) и снижение напряжения (brownout) в большинстве случаев происходят при запуске электродвигателей или из-за неисправности линий электропитания. Они становятся причиной сбоев в работе и внезапных отключений компьютеров, аппаратуры контроля технологических процессов и т. п. Кроме того, при частых снижениях напряжения оборудование преждевременно изнашивается.
Электронный шум обычно порождается либо работой электрических машин (Electro Magnetic Interference, EMI), либо функционированием радиоустройств (Radio Frequency Interference, RFI). Таким образом, его могут вызывать как лампы освещения или работающее промышленное оборудование, так и мощный радиопередатчик. Поскольку под воздействием сильного шума форма питающего напряжения обычно серьезно искажается, то это ведет, как правило, к аппаратным сбоям и ошибкам при выполнении программ.
Таким образом, можно сделать вывод, что применение различных устройств, поддерживающих требуемые параметры питающего напряжения (регуляторов, стабилизаторов, специальных сетевых фильтров) в большинстве случаев оправданно.
Самую простейшую защиту по питанию обычно обеспечивают так называемые ограничители перенапряжений. Эти устройства предохраняют нагрузку от различного рода выбросов и всплесков питающего напряжения электросети, а также от радиочастотных шумов. Некоторые из таких приборов гарантируют максимальный рабочий ток до 10 A (при напряжении 220-240 В) и могут обеспечивать защиту в одном из трех режимов: фаза - нейтраль, фаза - земля и нейтраль - земля.
Более высокий уровень защиты обеспечивают устройства нормализации, которые надежно "очищают" питающее напряжение от всевозможных шумов и позволяют регулировать его в достаточно широком диапазоне. Некоторые модели в силах предотвратить даже кратковременные провалы в питающем напряжении. Мощность нагрузки, подключаемой к таким устройствам, может варьироваться (в зависимости от модели) от сотен до тысяч вольт-ампер. Если в приборах используется технология феррорезонансного преобразования, они могут обеспечивать полную развязку по частоте, не допуская проникновения высокочастотных шумов в цепи нагрузки.
Феррорезонансный трансформатор к тому же хорошо защищает от скачков напряжения, а также всплесков и выбросов в питающей сети. Например, амплитуду случайного пика он может уменьшить в сотни раз.
Обеспечить же работу нагрузки при полном отключении электропитания может только устройство, называемое UРS (Uninterruрtible Рower Suррly), или ИБП (источник бесперебойного питания).
Нарастающая потребность в качественном электропитании приводит к широкому использованию ИБП как единственного средства надежной защиты компьютерной, телекоммуникационной и другой техники от неполадок в системе электроснабжения. ИБП обычно выполняют следующие основные функции:
выравнивание сравнительно малых и кратковременных выбросов напряжения;
фильтрация питающего напряжения, снижение уровня шумов;
обеспечение резервного электропитания нагрузки в течение некоторого времени после пропадания напряжения в сети;
защита от перегрузки и короткого замыкания.
Дополнительно к этому многие модели ИБП под управлением специализированного ПО могут выполнять такие функции, как:
автоматическое завершение работы (shutdown) при продолжительном отсутствии напряжения в сети, а также перезапуск оборудования при восстановлении сетевого питания;
мониторинг и регистрация состояния ИБП (температура, уровень заряда батарей и т.п.);
отображение уровня напряжения и частоты переменного тока в питающей электросети, выходного питающего напряжения и мощности, потребляемой нагрузкой;
отслеживание аварийных ситуаций и выдача предупреждающих сигналов (звуковые сигналы, запуск внешних программ и т. п.).
Функционально ИБП практически всегда состоит из устройства подавления помех (surge suрressor), фильтра (filter), зарядного устройства (charger), батареи аккумуляторов (battery), автоматического переключателя (transfer switch) и одного или нескольких преобразователей напряжения - инверторов (inverter), которые также часто называют конверторами (converter).
Несмотря на изобилие различных схемных решений, в индустрии ИБП сложился ряд типовых схем построения (топологий) источников бесперебойного питания.
При реализации различных проектов разрабатываются системы обеспечения бесперебойного питания или системы защиты электропитания, которые становятся неотъемлемой составляющей любой компьютерной системы и являются, как правило, составной частью стратегии планирования системы в целом. Обычно проблемы электропитания рассматриваются в рамках единого проекта наряду со многими другими подсистемами здания, поскольку они требуют вложения значительных средств и увязки с силовой электропроводкой, коммуникационным электрооборудованием и аппаратурой кондиционирования воздуха.
Для обеспечения электропитания с повышенной надежностью часто используют ИБП, в конструкции которых предусмотрено избыточное резервирование основных модулей, или параллельное включение нескольких устройств. Для синхронизации параллельной работы нескольких источников на общую нагрузку применяются специальные аппаратные средства. В частности, при построении подобных устройств реализуется модульный принцип, когда входящие в состав устройства блоки поддерживают избыточность типа N+1. Таким образом, при выходе из строя одного блока оставшиеся выполняют его функции. Такая схема не только увеличивает надежность, но и позволяет легко нарастить возможности всей системы электропитания. Обычно для этих целей используются также дополнительные батареи аккумуляторов, что обеспечивает бесперебойную работу оборудования в течение длительного срока или увеличивает ток нагрузки во время краткосрочных отключений. Наращивая число батарей, можно довести срок функционирования подключенного к ИБП оборудования до нескольких часов.
Немаловажный фактор - и средства взаимодействия ИБП с серверами, работающими под управлением различных ОС. При исчерпании ресурсов батарей ИБП или в иной нештатной ситуации эта связь позволит корректно завершить работу программ на всех имеющихся платформах.
Существуют три основные концепции построения системы защиты электропитания: централизованная, распределенная и комбинированная. Последняя считается в настоящее время не только самой популярной, но и самой надежной. Обычно такая схема включает один или несколько мощных ИБП или даже мотор-генераторов, питающих все здание, системы охраны и пожарной безопасности, а также несколько ИБП малой и средней мощности, защищающих особо ответственное и дорогостоящее оборудование: серверы, активное сетевое оборудование, системы видеонаблюдения и т. п.
Версия сайта для слабовидящих