<<
>>

ЗАЩИТА ЦЕПЕЙ ПИТАНИЯ ПЭВМ

Действующий в России ГОСТ 13109 — 97 регламентирует следу- ющие типичные отклонения электроснабжения в сети:

■ пропадание напряжения в сети на время более 40 с из-за нару- шений подачи электроэнергии;

■ кратковременное снижение напряжения в сети до 80 % и повы- шение напряжения более чем на 110 % от номинального на вре- мя более одного периода частоты, что характерно для больших городов;

■ высокочастотный шум — радиочастотные помехи электромаг- нитного или другого происхождения;

■ кратковременные импульсы напряжения величиной до б 000 В и длительностью до 10 мс при грозах и из-за искрения переключа- телей;

■ изменение частоты не более 3 Гц от номинального значения 50 Гц появляются при нестабильной работе источника электро- энергии.

Для надежной и бесперебойной работы ПЭВМ необходимо предусмотреть специальную систему питания от электрической сети, защищающую оборудование от различных отклонений пара- метров электроснабжения, которые могут привести к выходу из строя электроники ПЭВМ, потере программ и данных.

ПЭВМ защищают от неблагоприятных воздействий питающей электросети с помощью сетевых фильтров и источников беспере- бойного питания.

Сетевые фильтры (устройства подавления сетевых помех) пред- назначены для защиты цепей питания средств вычислительной тех- ники и периферийных устройств от импульсных перенапряжений и радиотехнических помех в сети питания (рис. 7.2).

Фильтр размещается в отдельном корпусе, как правило, содер- жит узел импульсной защиты и фильтрации, состоящий из конден- саторов Cl ...С4 и дросселя Др, а также автоматический предохра- нитель от короткого замыкания и выключатели, каждый из которых последовательно соединен с розеткой.

Устройство имеет несколько универсальных розеток с заземляющим контактом и световым ин- дикатором. Каждую из них можно отключать от сети по желанию пользователя отдельным выключателем. Корпус фильтра выполня- ется из высокопрочного негорючего пластика.

Основные технические характеристики типового фильтра:

■ напряжение сети питания — 220/230 В;

■ суммарная мощность нагрузки — не менее 2,2 кВт;

■ максимальный ток нагрузки — не менее 10 А;

■ максимальный ток помехи, выдерживаемый ограничителем, — 5 000 А.

Работу ПЭВМ при отключении сетевого электропитания обе- спечивает источник бесперебойного питания, или UPS (Uninter- ruptible Power Supply).

Источник бесперебойного питания — это автоматическое устройство, которое восстанавливает нормальное питание ПЭВМ при полном обесточивании внешней электросети в результате ава- рии или недопустимом отклонении параметров сетевого напряже- ния от номинальных значений.

Для реализации защитных функций ИБП имеют: преобразова- тель напряжения (инвертор); аккумуляторную батарею, от емкости которой зависит время аварийной работы; выпрямитель (зарядное устройство); входной фильтр для ликвидации импульсных и элек- тромагнитных воздействий.

В зависимости от принципа преобразования постоянного на- пряжения аккумулятора в переменное различают три основных

типа инверторов: инверторы, генерирующие напряжение прямо- угольной формы; инверторы с пошаговой аппроксимацией; инвер- торы с широтно-импульсной модуляцией. Преобразователи с широтно-импульсной модуляцией обеспечивают выходное пере- менное напряжение, близкое к синусоидальной форме. Выпрями- тель преобразует переменную электросеть в постоянное напряже- ние и непрерывно подзаряжает аккумулятор.

Для продления жизненного цикла аккумуляторов, срок службы которых составляет около трех лет, используются температурная компенсация зарядного тока и буферные конденсаторы большой емкости.

Конденсатор (или блок конденсаторов) подключается параллель- но аккумулятору и при провалах входного сетевого напряжения не- большой длительности выполняет функции буфера.

В результате снижается интенсивность использования аккумулятора и увеличи- вается срок его службы.

Некоторые ИБП позволяют включать ПЭВМ при отсутствии на- пряжения во внешней сети («холодный старт»), когда необходимо срочно считать информацию и заменять аккумуляторы без выклю- чения ИБП и нагрузки.

Большинство ИБП имеют коммуникационный порт с интерфей- сом RS-232 или USB, с помощью которого с ПЭВМ можно дистанци- онно отслеживать состояние ИБП: отображать загруженность, входное и выходное напряжения, частоту, степень зарядки и необ- ходимость замены аккумуляторов, температуру внутри ИБП, а так- же выключать компьютер при длительном отсутствии сетевого на- пряжения.

По типу действия и особенностям эксплуатации ИБП подразде- ляются на три типа: резервные (off-line или standby), линейно-

Рис. 7.3. Схема нормального режима работы ИБП резервного типа

Рис. 7.4. Схема аварийного режима работы ИБП резервного типа

интерактивные (line-interactive) и ИБП с двойным преобразовани- ем напряжения (on-line).

Резервные ИБП выполняются по схеме с коммутирующим устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней питающей сети (рис. 7.3), а в аварийном — переводит ее на питание от аккумулято- ров (рис. 7.4). Достоинством ИБП такого типа можно считать про- стоту его построения, недостатком — задержку в переключении на питание от аккумуляторов.

В штатном режиме (при нормальном входном напряжении) на- грузка питается от сети через статический переключатель и фильтр (отсекающий всевозможные помехи).

В случае пропадания, завышения или понижения входного на- пряжения ИБП переводится на питание от аккумуляторов, инвер- тор преобразует постоянное напряжение в переменное, которое через переключатель и фильтр направляется в нагрузку.

Переклю- чатель электронный, поэтому время переключения составляет око- ло 2 мс (стандарт) и 4 мс (максимум), что не влияет на работу ПЭВМ.

Время работы в аварийном режиме при 100%-й загрузке состав- ляет 5... 10 мин, при 50%-й — 14...25 мин.

Линейно-интерактивные ИБП включают в себя входной регуля- тор напряжения для ступенчатой корректировки входного напря- жения в сторону его повышения (пониженное входное напряже- ние) или понижения (повышенное входное напряжение).

Автоматический регулятор напряжения реализуется на базе ав- тотрансформатора с переключаемыми обмотками. Число обмоток определяет диапазон стабилизации входного напряжения, при ко- тором линейно-интерактивные ИБП обеспечивают нормальное пи- тание ПЭВМ без перехода в аварийный режим работы (рис. 7.5).

Регулятор в случае изменения напряжения сети в пределах 80... 260 В с помощью автотрансформатора поддерживает его в задан- ном диапазоне номинальных значений. Это позволяет при кратков- ременных провалах или пиках сети не переходить на питание от аккумуляторов, а увеличивать или уменьшать входное напряже- ние.

Основное преимущество таких устройств — возможность защи- ты ПЭВМ от повышенного или пониженного напряжения без пере- хода в аварийный режим, что существенно продлевает срок службы аккумуляторов.

Аварийный режим (рис. 7.6) включается только тогда, когда диа- пазон регулировки входного напряжения не в состоянии обеспе- чить требуемое качество электропитания. Время коммутации со- ставляет не более 4 мс.

Время работы на аккумуляторах при 100%-й загрузке — 4... 18 мин, при 50%-й — 10... 30 мин.

ИБП с двойным преобразованием напряжения позволяет обеспе- чить пользователя электроэнергией высокого качества без высоко- вольтных помех, провалов напряжения и характеризуется нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходных процессов на выходе устройства (рис.

7.7).

Выпрямитель формирует переменную сеть в постоянное напря- жение и одновременно подзаряжает аккумулятор, который в дан- ной схеме работает в буферном режиме.

Преобразователь вырабатывает из постоянного, сглаженного и отфильтрованного напряжения переменное синусоидальное, кото- рое подается в нагрузку и слабо зависит от состояния питающей электросети. Аккумулятор подключен постоянно, поэтому при вы- ходе параметров входного напряжения за допустимые пределы пе- реход в аварийный режим происходит без задержки.

Рис. 7.6. Схема аварийного режима линейно-интерактивного ИБП

Переключение в режим Bypass (обход) может выполняться авто- матически или вручную с использованием внутренней схемы ИБП или специальным внешним модулем. ИБП со встроенной схемой автоматически переходит в режим Bypass по команде устройства управления при перегрузке выходных цепей или при обнаружении собственной неисправности

С автоматической схемой обхода (Bypass) нагрузка переключа- ется на сеть при перегрузках на выходе ИБП (например, короткое замыкание, перегрев ИБП) также без разрыва питания ПЭВМ, а с ручной схемой обхода — с разрывом (например, при полном выхо- де из строя ИБП). Возможность ручного включения режима Bypass предусматривается на случай проведения профилактического об- служивания ИБП или замены его узлов без обесточивания нагруз- ки.

Достоинством схемы можно считать нулевое время переключе- ния на питание от аккумуляторов, недостатками — снижение КПД

Рис. 7.7. Схема ИБП с двойным преобразованием

за счет потерь при двухкратном преобразовании напряжения, сложность и высокую стоимость.

Производители рекомендуют не загружать ИБП более чем на 80 % от максимальной нагрузки, чтобы ИБП не выключался или не переходил на схему обхода при включении нагрузки с повышенным пусковым током.

ИБП с двойным преобразованием применяют в тех случаях, ког- да по тем или иным причинам предъявляются повышенные требо- вания к качеству электропитания информационно-вычислительных систем коллективного пользования: сетевое оборудование, файло- вые серверы, рабочие станции и персональные компьютеры ло- кальные сетей, системы управления технологическим процессом

ИТ.Д.

<< | >>
Источник: В.Д.СИДОРОВ, Н.В.СТРУМП. АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ. 2014

Еще по теме ЗАЩИТА ЦЕПЕЙ ПИТАНИЯ ПЭВМ:

  1. Анализ замкнутых цепей мандалы
  2. Вторая часть «Новых цепей Англии»
  3. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
  4. Глава V ПИТАНИЕ И ПОТОВЫДЕЛЕНИЕ
  5. Естественное питание
  6. 3. Правильное питание.
  7. Рацион нормального питания
  8. Питание и очищение клеток
  9. 7. Договор об оказании услуг общественного питания
  10. Глава 9 Питание и уход за телом