Правильное питание

Покупая дорогостоящий компьютер и периферию к нему, мы обычно не задумываемся, какое первое действие надо совершить после распаковки коробок и подключения всех интерфейсных кабелей. Правильно — надо воткнуть вилку в розетку. То есть компьютер, как и любое электронное устройство, нуждается в электрической сети.

Введение
…С чувством глубокого удовлетворения окидываем взглядом реферат на 20 страниц, который мы писали полдня. Рука тянется к принтеру, чтобы распечатать сей труд… В этот момент мигает люстра за спиной, монитор гаснет, кулеры смолкают. Через секунду машина, весело мигнув индикаторами, возвращается к жизни, но… После загрузки системы мы, к своему ужасу, не находим файла реферата… Советуете почаще сохранять изменения? Правильно! А что делать, если в этот момент мы записывали болванку?.. Впрочем, кроме испорченных нервов и зря потраченных минут, домашнему пользователю это ничем не грозит. А вот его электронному другу такая ситуация может выйти боком. В таблице 1 представлены основные виды неполадок электросети и их возможные последствия.
Дело в том, что в момент запуска любой электрической схемы в ней циркулируют так называемые пусковые токи, которые могут существенно отличатся, как правило в большую сторону, от положенных. Не вдаваясь в теорию, скажем, что это происходит оттого, что всем компонентам схемы необходимо некоторое время, чтобы войти в свой рабочий режим. По статистике, больше всего поломок электротехники происходит в моменты включения и выключения. Вам следует помнить, что именно такие кратковременные перебои электричества очень опасны для компьютерной (и любой другой) техники. Не добавляют радости и скачки напряжения, когда вместо положенных 220 В в розетке могут оказаться все 250 или всего 150. И то, и другое крайне болезненно сказывается на внутренностях вашего компьютера.
К счастью, от этих бед можно почти полностью избавиться с помощью интересного и полезного аппарата — источника бесперебойного питания или ИБП (UPS). Рассмотрим подробнее устройство и принцип действия ИБП. Существуют всего две технологии устройств по принципу обращения с электроэнергией: Off-Line и On-Line. Рассмотрим каждую из них.

Технология Off-Line
По такой схеме построены самые дешевые ИБП. Суть технологии заключается в том, что в этом режиме при нормальном входном напряжении нагрузка питается через фильтр (отсекающий всевозможные помехи) и статический переключатель. Одновременно через выпрямитель подзаряжается аккумуляторная батарея (рис. 1).

off_line

В случае пропадания, завышения или понижения входного напряжения переключатель переводит нагрузку на резервное питание от батареи (инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное). Переключатель, конечно, электронный, и время переключения составляет около 3 мс. Учитывая, что почти у всей современной аппаратуры блоки питания импульсные, переключение происходит без прерывания сервиса. В этой схеме батарея задействуется по мере необходимости. У данной технологии высокий КПД (около 98%), а дешевизна обуславливается простотой схемы и минимальным количеством комплектующих. Кроме того, очень невысок процент выхода из строя — в основном за счет того, что батарея работает только в случае необходимости. Такая схема оптимальна для ИБП малых мощностей, то есть для домашних пользователей.

Технология On-Line
В ИБП типа On-Line входное напряжение поступает на выпрямитель, от него постоянное напряжение поступает на инвертор (одновременно подзаряжая батарею) и инвертором преобразуется в переменное напряжение (рис. 2).

on_line

В случае пропадания или выхода напряжения за установленные нормы, инвертор начинает питать от батареи без всяких переключений. Классический вариант ИБП типа On-Line — нагрузка запитывается через постоянно действующий конвертер, который сам питается от источника постоянного тока, состоящего из аккумуляторов и мощного выпрямителя, включенных параллельно. В нормальных условиях, когда на входе есть переменное напряжение, входное напряжение конвертера снимается с выпрямителя; когда в электросети происходит отключение, входное напряжение снимается с аккумуляторов. В большинстве систем ИБП мощностью до 5 кВА, заявляемых как On-Line, на самом деле нет постоян­но подключенного аккумулятора, но есть резервный преобразователь постоянного тока, включающийся при сбоях сети и дублирующий шину постоянного тока ИБП от низковольтного аккумулятора. ИБП этого типа обеспечивают максимальную защиту, но из-за двойного преобразователя имеют сравнительно низкий КПД и высокую цену. Таким образом, технология On-Line для ИБП малых мощностей слишком дорога, и для домашнего компьютера это слишком дорогое и нецелесообразное удовольствие.

Батареи ИБП
Несмотря на то, что в батареях различных ИБП используется практически одна и та же технология, наблюдаются значительные колебания срока эксплуатации батарей ИБП разных изготовителей. Средний срок эксплуатации батарей равен 1-3 годам. Так как батарея составляет до 30% первоначальной стоимости ИБП, то нужно обратить на нее пристальное внимание. На надежность батареи значительно влияет ее температура. На практике оказывается, что срок эксплуатации батареи при повышении температуры на каждые 10° снижается на 10%. Так что конструкция ИБП должна предусматривать минимальный нагрев батареи. Все ИБП с топологией On-Line нагреваются сильнее, нежели Off-Line — вот почему в устройствах первого типа предпочтительно использовать вентиляторы. ИБП типа Off-Line реже нуждаются в замене батарей. Интересен тот факт, что срок эксплуатации подзаряжаемой батареи значительно превышает срок ее хранения — некоторые естественные процессы старения приостанавливаются постоянной подзарядкой. Надо задуматься над качеством покупаемых батарей, так как в течение 10-летнего срока использования ИБП пользователи некоторых систем затрачи­вают на батареи вдвое больше, чем на само устройство. В идеале, для увеличения срока эксплуатации, батарею ИБП необходимо постоянно держать на «плавающей» или постоянной подзарядке. Несмотря на рекомендации изготовителей батарей, в некоторых ИБП батареи подвергаются воздействию пульсирующего тока, что вызывает миниатюрные циклы разрядки/зарядки, приводящие к дополнительному изнашиванию. Это особенно критично для батарей ИБП типа On-Line. Допустим также режим, в котором первые 90% заряда производятся с помощью импульсного напряжения, а последние 10% — при помощи постоянного. Этот механизм используется при быстрой зарядке батарей.

Необходимая мощность ИБП
В названиях большинства моделей фигурирует полная мощность, измеряемая в ВА (вольт-ампер), а для перевода в более привычные Вт необходимо указанную полную мощность умножить на коэффициент 0.7. Производители рекомендуют не загружать ИБП более чем на 80 процентов от максимальной нагрузки, чтобы устройство не выключалось или не переходило на батареи при включении нагрузки с повышенным пусковым током. Итого, для обычного домашнего мультимедийного компьютера достаточно ИБП мощностью от 400 до 700 ВА (300-450 Вт). Мониторы больших диагоналей потребляют большое количество энергии — для компьютера с монитором 17" стоит использовать ИБП мощностью не ниже 500 ВА. При полной загрузке ИБП сможет питать компьютер в течение 10-16 минут в зависимости от модели. Если в течение этого времени не дали электричество, то, скорее всего, это продлится долго. Для серверов минимальное время составляет 30 минут. Если необходим более длительный промежуток — лучше выбрать ИБП большей мощности.

Как правильно подключать ИБП
Известно, что компьютер подключается к электросети по трехпроводной схеме для защиты от пробоя на корпус, то есть для полноценной защиты необходимо подключить третий контакт в розетке на «ноль». В наших условиях про этот факт успешно забывают, а зря… Последствия могут быть очень печальными. Ясно, что делать это нужно, как минимум, в щитке на лестничной клетке, а не выводить этот контакт на батареи отопления, трубопровод и прочее. Кроме того, многие ИБП сильно зависят от правильности включения «фазы», так как имеют «гальваническую развязку» (нуль на входе «развязан» с нулем на выходе), и нуль формируется с участием третьего («заземляющего») контакта. При неправильном включении на «заземляющем» контакте на выходе появляется определенный потен­циал, иногда более 100 В. То же самое происходит и при отсутствии третьего проводника на входе UPS. Если вы не уверены в качестве разводки, то для определения правильности включения можно самостоятельно найти «фазу» пробником и правильно включить вилку.

Заключение
Не стоит стараться снабдить бесперебойным питанием все компоненты системы — например, лазерные принтеры потребляют достаточно большую мощность, и в то же время их обесточивание не приводит к каким-либо потерям данных, поэтому вполне достаточно прикрыть их от бросков напряжений сетевым фильтром. Это же относится и к сканерам, модемам, звуковым колонкам и тому подобному периферийному оборудованию.

tbl

Вот мы и рассказали вам практически все, что надо, чтобы можно было ориентироваться при покупке источника бесперебойного питания. При многообразии моделей, представленных в кировских фирмах, без труда можно выбрать нужное вам устройство.

При подготовке статьи использовалась информация с сайта ixbt.com и фирменная документация компании APC.


Рекомендуем почитать: