1Аппаратные средства ЭВМ. 4 (стр. 31 из 43)
· регулярно (не реже раз в 3-4 месяца) проводить ревизию систем охлаждения и теплоотвода (вентиляторов и т.д.), вовремя очищать накопившуюся на них пыль и грязь.
· следить за качеством воздуха в помещении, температурой и влажностью.
· курение в помещении, в котором установлена вычислительная техника, сокращает срок ее эксплуатации на 40-50%, из-за осаждения табачного дыма на контактах и, как следствие, их окисления.
К сожалению, вопросам, связанным с электропитанием вычислительных систем, не всегда уделяется должное внимание. А имеющаяся статистика свидетельствует, что по причинам связанным со сбоями в электросети, в 75 % случаев происходит потеря информации и в 65% выходит из строя само электронное оборудование. В некоторых случаях убытки от потери информации гораздо больше, нежели затраты на ремонт и замену оборудования, вышедшего из строя.
Важнейшим моментом при оборудовании помещения, в котором будет эксплуатироваться вычислительная техника, является правильная разводка линий электропитания (220 В). Желательно, например, чтобы розетки для подключения персональных компьютеров и периферийных устройств отличались от розеток для подключения мощных бытовых приборов: пылесосов, полотеров и т.п. Все узлы одного компьютера и подключенное к нему периферийное оборудование должны запитываться от одной фазы электросети. Подавляющее большинство компьютерного оборудования имеет разъемы электропитания с тремя (!!!) контактами, третий из которых является заземлением. Ни в коем случае не следует пытаться адаптировать эту трех точку в обычную бытовую розетку электропитания, используемую в России. По всем правилам должны быть выполнены и шины “земля”: радиально с одной общей точкой. Для отключения компьютерного оборудования должен использоваться отдельный щит с автоматами защиты и общим рубильником.
Однако, несмотря на соблюдение всех этих простых правил, значительная часть проблем, связанных с качественным электропитанием вычислительной техники по-прежнему остается. Их можно классифицировать следующим образом:
- полное отключение сетевого напряжения;
- кратковременные его провалы;
- перенапряжение;
- гармонические искажения;
- электромагнитные и радиочастотные шумы.
Рассмотрим каждую из этих причин более подробно.
Очевидно, что самая простая для понимания неприятность с электропитанием - его полное отключение (blackout). Причины этого, не столь уж редкого события достаточно разнообразны: от форс-мажорных до комических. К нему могут привести, например, как авария на электрической подстанции, замыкание проводов в ураган, так и простое отключение рубильника на распределительном щите, или, ставшие в последнее время “модными”, неожиданные веерные отключения электроэнергии. К сожалению, вне зависимости от причины, вызвавшей отключение питания, последствия этого бывают, как правило, самыми грустными. Это может быть и полная потеря информации (данных) на "электронных" дисках и в кэш-памяти, а при работе в сетевой операционной системе наиболее вероятен крах таблиц размещения файлов на диске, и в самом худшем случае повреждение электронных элементов самого компьютера.
Не так заметны для пользователя кратковременные “провалы” питающего напряжения в течение долей секунды, так называемые “sags” или “brownout”. Причины кратковременного понижения напряжения питающей сети, кроется обычно во включении мощных электрических машин, например лифтов, различных двигателей, электрических чайников и т.п. Этот вид помех является основным. Они существуют всегда, поскольку всегда существует необходимость включения либо выключения какой-либо аппаратуры, но нормальное их значение не должно превышать 3-5 % от напряжения питания. “Плавающее” (подвижное во времени, но не периодическое) понижение питающего напряжения (rolling brownout), вызывается обычно включением сварочных аппаратов, компрессоров, приборов кондиционирования воздуха и, как правило, приводит к потере данных, находящихся в энергонезависимой памяти. Кратковременные повышения питающего напряжения сети также ничего хорошего для вычислительной техники не несут. Различают два вида подобного нарушения электропитания: кратковременное повышение на доли секунды (surge) и импульсное повышение с амплитудой не менее 100% от номинального, и длительностью 0.5-100 мкс (spike). Такие импульсные помехи вызываются обычно плохим состоянием осветительной аппаратуры, аварией электрических машин или замыканием проводов. Этот вид помех труднее всего обнаружить, и, следовательно, устранить. Вообще, любое повышение питающего напряжения выше допустимого уровня в пике, или по среднеквадратическому значению ведет к повреждению электронных компонентов аппаратуры и преждевременному выходу их из строя. Дело в том, что обычные блоки питания компьютеров и периферийных устройств рассчитаны на работу с питающим напряжением 220-240 В., и не обеспечивают защиты от вышеперечисленных факторов.
Способы минимизация риска возникновения подобных помех:
- консультации с фирмами, специализирующимися на данной проблематике (что в России делать пока не принято);
- использование различных устройств защиты.
2.2.1 Классификация устройств защиты.
Самую простейшую защиту по питанию обеспечивают так называемые ограничители перенапряжения. Они способны предохранить нагрузку от различного рода выбросов и всплесков питающего напряжения. Подобные устройства выпускают, например, фирмы American Power Conversion (APC), TrippLite, Best Power Technology.
Более высокий уровень защиты обеспечивают устройства нормализации, которые “очищают” питающее напряжение от всевозможных шумов, и позволяют регулировать его в некотором диапазоне. Некоторые из них способны даже предотвратить даже кратковременные провалы в питающем напряжении. В том случае, если в данном устройстве используется технология феррорезонансного преобразования, они способны обеспечить полную развязку по частоте, не допуская проникновения ВЧ шумов в цепи нагрузки.
Большая часть “необъяснимых” повреждений системных, модемных, сетевых и т.п. плат зачастую является следствием импульсов высокого напряжения, попадающих в интерфейсный порт не по цепи питания, а по кабелям данных. Чтобы избежать подобных эффектов, необходимо использовать дополнительные устройства.
Обеспечить работу нагрузки при полном отключении электропитания (blackout) могут только устройства, называемые UPS (Uninterruptible Power Supply) или ИБП (источник бесперебойного питания). Функционально такое устройство почти всегда состоит из устройства подавления помех, зарядного устройства, батареи аккумуляторов (обычно свинцово-кислотных) и преобразователя напряжения. Две наиболее многочисленные группы ИБП составляют устройства, имеющие топологию on-line (постоянно включенные), и off-line или standby (резервные). Схема «классического» ИБП приведена на рисунке 1.
ИБП, относящиеся к последней группе, можно, в свою очередь, разделить на две подгруппы: standby hybrid UPS и standby-ferro UPS (гибридные и феррорезонансные). Существует еще подгруппа устройств, выполненных по топологии line – interactive (интерактивные ИБП), хотя чаще всего их относят к типу standby (или hybrid) UPS.
Рисунок 23 Источник бесперебойного питания
Постоянно включенные ИБП (работающие в режиме on-line) обеспечивают электроснабжение подключенных устройств от батареи аккумуляторов через преобразователь напряжения независимо от состояния электросети, в то время как резервные UPS переходят на такой режим работы только при полном отключении питающего напряжения.
Для постоянно включенных ИБП, в рабочем режиме используется “ветка”, включающая в себя зарядное устройство, аккумуляторы и преобразователь. Таким образом, электропитание потребителей происходит от заведомо “чистого” источника и не зависит от “капризов” электросети. Зарядное устройство в этом случае должно быть достаточно мощным, что приводит, естественно, к большим габаритам самого ИБП. В случае выхода из строя какого-либо компонента рабочей ветки подобного ИБП питание потребителей осуществляется в резервном режиме непосредственно от сети по второй “ветке” через стабилизатор. Из-за высоких требований к компонентам (особенно аккумуляторам), классическая схема включения on-line на практике не используется. Вместо нее применяются различные схемы двойного и тройного преобразования напряжения: переменное - постоянное, постоянное – постоянное (с использованием широтно-импульсной модуляции), постоянное – переменное. В случае двойного преобразования, выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный. При этом зарядное устройство одновременно подзаряжает батарею аккумуляторов. Затем инвертор преобразует постоянный ток в переменный. В случае сбоя питания, инвертор питается постоянным током от батареи. В нормальном режиме работы аккумулятор в этом случае не разряжается. Это позволяет гарантировать коэффициент гармонических искажений не более 5% при падении напряжения на входе устройства даже на 50%.
Для резервных ИБП все выглядит с точностью до наоборот: “ветка” со стабилизатором является основной, а с аккумулятором – резервной. В качестве примера резервного ИБП можно привести модели серии Back-UPS фирмы АРС, или Patriot фирмы Best Power Technology (BPT).
Функциональная блок-схема, поясняющая принцип действия интерактивного ИБП приведена на рисунке 2
Рисунок 24 Интерактивный ИБП
Одним из основных отличий от классической топологии standby UPS является наличие узла Smart-Boost. Это позволяет при кратковременных провалах напряжения до 12% от номинального не переходить на питание от аккумуляторов, а “вытягивать” уровень выходного напряжения за счет входного. Преимущества такого решения особенно проявляются в “грязной” электросети, то есть там, где падение напряжения происходит очень часто. В этом случае обычный резервный ИБП работает практически только на аккумуляторах, которые сравнительно быстро разряжаются. Кстати говоря, в современных моделях ИБП Smart-Boost работает не только как стабилизатор, то есть не только увеличивает, но и уменьшает входное напряжение. Другое важное отличие от классической схемы это то, что преобразователь напряжения постоянно подключен к выходу ИБП. Таким образом, при размыкании переключателя на выходе уже присутствует соответствующее напряжение питания. Примеры: Fortress (BPT), Smart UPS (APC). Причем последние наиболее популярны.