1Аппаратные средства ЭВМ. 4 (стр. 32 из 43)
Основным узлом феррорезонансных ИБП является феррорезонансный трансформатор, который имеет две первичные обмотки (рисунок 3). В нормальном режиме работы, напряжение от сети поступает через переключатель на одну из первичных обмоток трансформатора, а в случае сбоя питания от аккумулятора, через преобразователь на другую. В нормальном режиме работы трансформатор выполняет функции стабилизатора и сетевого фильтра. В случае сбоя в электросети, энергии, накопленной в магнитном поле трансформатора, хватает на питание нагрузки в течение 10-15 мс. За это время в работу включается инвертор, переключающий питание на резервный режим. Наличие феррорезонансного преобразования позволяет гарантировать высокий уровень гальванической развязки, практически синусоидальную форму выходного напряжения, а также исключить большинство “неприятностей” в электропитании (особенно импульсные помехи).
Рисунок 25 Феррорезонансный ИБП
Отдельная группа устройств - непрерываемые аккумуляторные системы UBS (Uninterruptible Battery System). По сути, любая из этих систем это маленькая электростанция: Управляемый микропроцессором источник постоянного тока с приводом от двигателя (система “мотор-генератор”). При использовании UBS можно гарантировать надежное электропитание в течение часов, дней и даже недель, при этом не требуется замены дорогостоящих элементов (аккумуляторов).
Для локальных вычислительных систем большое значение имеет автоматический контроль состояния ИБП, подключенного к серверу. С этой целью в сетевые операционные системы включают специальные программы, а ИБП доукомплектовывается соответствующими платами контроля (UPS Monitoring Board). Для соединения с ИБП используется либо специальный интерфейс, либо стандартный последовательный интерфейс RS 232.
В заключение следует отметить, что европейский стандарт EN50091 Part 3 определяет такие категории ИБП, как пассивный резервный (Passive Standby), активный резервный (Active Standby) и постоянного действия (Continuous Operation). Активный ИБП отличается от пассивного наличием узла типа Smart-Boost. Кроме того, в активных ИБП нагрузка питается от UPS в случае сбоя по питанию только через инвертор. Ключевым элементом ИБП постоянного действия является питание нагрузки через инвертор, который, как правило, от нее гальванически развязан.
В настоящее время на отечественном рынке предлагаются средства защиты по электропитанию, выпускаемые, например, фирмами American Power Conversion, Fiskars Power Systems, Victron, Upsonic, Leadman Electronics, Para Systems, Tripp Lite, Exide Electronics и рядом других. Для того, чтобы выбрать наиболее подходящую для Вас модель, необходимо знать ответы на некоторые вопросы.
Во-первых, какие проблемы с электропитанием необходимо решить. При минимальных требованиях вполне можно обойтись ограничителем перенапряжения, а при самых жестких условиях вам понадобятся непрерываемые аккумуляторные батареи. Таким образом, первое, что нужно сделать, это определить уровень защиты.
Если Вы решили, что без ИБП не обойтись, следующим шагом должен быть выбор топологии UPS. Очень редко, только когда требуется бесперебойное электропитание измерительных устройств, Вам будет необходим постоянно включенный ИБП. Это обусловлено возможной потерей невосполнимой информации при переключении режимов работы. В большинстве случаев вполне достаточным оказывается выбор интерактивного ИБП.
Немаловажным вопросом является мощность подключаемой к ИБП нагрузки. Требуемую величину можно определить, просуммировав мощности всех подключаемых к ИБП устройств. Как известно, потребляемая мощность подобных устройств обычно определяется в ваттах (Вт), а мощность UPS – в вольт-амперах (ВА). Для вычислительной техники пересчет этих значений производится следующим образом: ВА=Вт х (1,5 или 1,6).
Замечание: принтеры, особенно лазерные, подключать к ИБП не рекомендуется. Мощность, которую они потребляют - велика, а бесперебойная их работа не так уж и важна.
Следующий вопрос - время автономной работы (то есть, при отключении напряжения в электросети) на нагрузке определенной мощности, которое может обеспечить данная модель UPS. Обычно мощность ИБП выбирают таким образом, чтобы она превышала потребляемую на 25-30%. В таком случае время работы от аккумуляторов должно, как минимум, составлять 5-6 минут. В некоторой литературе общую мощность рекомендуют увеличивать вдвое.
Необходимо обратить внимание на форму выходного питающего напряжения, обеспечиваемого конкретным ИБП (лучше всего – “чистый синус”). В случае почти прямоугольной формы генерируемого напряжения (как правило, это дешевые модели) от покупки такого устройства лучше всего воздержаться.
Как известно, все аккумуляторы имеют свой срок службы, по истечении которого их следует заменить. В современных ИБП чаще всего используют различные модели кислотных и никель-кадмиевых аккумуляторов, срок службы которых составляет 3-5 лет и выше. Фирма Fiskas Power Systems предложила технологию АВМ (Advanced Battery Management), которая позволяет осуществлять контроль за аккумуляторной батареей, и подзаряжать ее только в случае необходимости. Применение АВМ позволяет увеличить срок службы батарей более чем на 50%.
Электромагнитными помехами являются шумы низких и высоких частот, токов, наводки от напряжения питания. Их источниками являются низкочастотные электромагнитные колебания от работы больших моторов, дрелей, и т.д. (Electromagnetic Interference), или высокочастотные электромагнитные колебания от близлежащих передатчиков, и т.д. (Radio frequency interference). Кстати говоря, Ваш персональный компьютер – тоже источник электромагнитных помех.
Приводят к повреждению или потере данных; обнаруживаются осциллографом. Появляются самостоятельно, или вкупе с перенапряжением, бросками напряжения, и т.д.
Минимизация риска:
- не прокладывать сетевой кабель возле люминесцентных ламп;
- надежное заземление аппаратуры;
- не допущение установки вычислительной техники вблизи мощных радиостанций, или других источников EMI/RFI.
- постоянный контроль над низким уровнем излучения своей вычислительной техники;
- установка если возможно, сеток, защитных экранов и т.п.;
- силовые и сетевые кабели не должны проходить рядом.
- На открытых пространствах для передачи информации необходимо использовать оптоволоконный кабель или радиоканал типа точка-точка. Остальное ведет себя непредсказуемо, а главное не обеспечивает гальваническую развязку.
Кроме того, к электромагнитным помехам относится Crosstalk - интерференция между кабелями, проложенными рядом.
Минимизация:
- использование витой пары;
- использование оптоволоконного кабеля.
2.4 Электростатические разряды (Electro Static Discharge)
Один из самых зловещих бичей вычислительной техники – статическое электричество, повреждающее компьютер и данные. Один из моих знакомых, работающий в отделе технической автоматизации одного из Томских банков рассказал следующую историю:
- однажды утром в отделе раздался телефонный звонок. Сотрудница сообщила, что у нее не работает клавиатура. Клавиатуру заменили. На следующий день ситуация повторилась. Так продолжалось три или четыре дня, пока инженеры не обратили внимания на то, что у сотрудницы шерстяные детали одежды соседствовали с синтетическими. Это и являлось причиной появления статического электричества, и как следствие, выхода из строя микросхемы клавиатуры.
Следует заметить, что электростатический потенциал может достигать величины 3-х киловольт, например движущийся человек способен создать разность потенциалов 1кВ (шаговое напряжение). Это при том, что практически любую вычислительную технику можно вывести из строя потенциалом > 20 В.
Обнаруживаются специальной аппаратурой.
Меры защиты:
- кроме выключения кнопки off, при замене плат, вынимать из розетки шнур питания;
- заземление всех компонентов, в особенности сетевых плат для коаксиального кабеля;
- при переноске различных компонентов использовать фольгированные пакеты.
Кроме того, существуют так называемые “золотые правила Static Prevention”. Они гласят:
- при работе с вычислительной техникой необходимо следить за заземлением всех компонентов, себя, окружающих;
- не браться руками за токоведущие части;
- перевозить все компоненты в электростатических чехлах;
- осторожно использовать диэлектрики: пластик и т.д. – они могут являться источниками статического электричества;
- не касаться других людей, во время их работы с вычислительной техникой и особенно клавиатуры их компьютера;
- не класть компоненты вычислительной техники на токоведущие части (металл);
- не вскрывать вычислительную технику в местах с влажностью более 90%.
Преимущества этой программы
- менее интенсивно меняется “железо” (аппаратные средства);
- меньше времени простаивает техника (downtime);
- меньше труднообъяснимых проблем difficult-to-trace;
- менее интенсивны визиты служб сервиса.
Как показали исследования, результаты которых были приведены еще в феврале 1987 года журналом “Microservice Management”, возврат инвестиций в электростатическую защиту 300-4000 %.