Электрическое напряжение для компьютера

Требования к сети переменного тока для нормальной работы компьютера.

Требования к сети переменного тока для нормальной работы компьютера.

Для нормальной работы компьютера, напряжение пи­тающей сети должно быть достаточно стабильным, а уровень помех в ней не должен превы­шать предельно допустимой величины. При подключении компьютера к сети переменного тока, от которой питаются устройства большой мощности, перепады на­пряжения, возникающие при включении и выключении этого оборудования, немедленно ска­зываются на его работе. При работе мощных агрегатов в сети могут возникать переходные про­цессы (всплески напряжения) амплитудой до 1000 В и выше, которые могут просто вывести из строя блок питания компьютера. Если для питания компьютера используется от­дельная линия, то и это не исключает появления в ней выбросов напряжения, поскольку это зави­сит от качества всей сети энергоснабжения здания или района. Выбирая место и способ подключения системы к сети, необходимо соблюдать следую­щие правила:

— подключение компьютеров осуществлять к отдельным линиям питания со своими предохранителями (желательно автоматическими);

— перед подключением необходимо проверить сопротивление шины заземления (оно должно быть низким);

— выходное на­пряжение линии должно находиться в допустимых пределах, и не должно быть помех и всплесков напряжения;

— подключение компьютера к сети должно производится с помощью трехштырьковых вилок, нельзя пользоваться переходниками для розеток с двумя гнездами, поскольку система при этом останется
без заземления;

— не пользуйтесь без крайней необходимо­сти удлинителями (выбирайте те из них, которые рассчитаны на подклю­чение мощных потребителей энергии) ведь уровень помех в сети возрастает при увеличении внутреннего сопротивления линии, т.е. чем длиннее соединительные провода и чем меньше их сечение, тем он выше;

— для подключения устройств, не имеющих отношения к компьютерам, лучше использовать другую розетку.

Холодильники, кондиционе­ры, кофеварки, копировальные аппараты, лазерные принтеры, обогреватели, пылесосы и мощные электроинструменты тоже отрицательно влияют на качество питающего компьютер напряжения. Любое из этих устройств, включенное в одну розетку с компьютером, может стать причиной его сбоя. Кроме того копировальные аппараты и лазерные принтеры потребляют слишком большую мощность, и их только из-за этого уже не стоит вклю­чать в одну розетку с компьютером. Нельзя, чтобы вся электросеть офиса представляла со­бой последовательную цепочку проводов и розеток, в этом случае, качество напряжения для компьютеров, подключенных к последним розеткам в этой цепи оставляет желать лучшего.

В компьютерах может эпизодически возникать ошибка контроля на четность с произвольными неповторяющимися адресами, что обычно сви­детельствует о неприятностях в цепях электропитания. Например, ошибка четности возникала каждый раз, когда рядом включали копировальный аппарат, и она перестала появляться сразу же, как только компьютер подключили к отдельной линии.

Радиочастотные помехи возникают в том случае, если поблизости расположен мощный источник радиоизлучения, но и радиоизлучение гораздо меньшей мощности может сказываться на работе компьютера (работа радиотелефона, мобильного телефона). Бороться с такими явлениями сложно, иногда удается избавиться от помех, просто развернув компьютер, поскольку степень воздействия радиосигнала на компьютер зависит от его ориентации. Иногда, например, для устойчивой работы кла­виатуры помогает использование экранированного кабеля для ее подключения. Хороший эффект подавления помех может быть получен если пропустить соединительный кабель через ферритовое кольцо (по­давляются как внешние помехи, воздействующие на систему, так и ее собственное электро­магнитное излучение). Радикально решить проблему, связанную с помехами, можно, только устранив их источ­ник.

Если компьютер предполагается эксплуатиро­вать в неблагоприятных условиях, то стоит подумать о покупке системы, разрабо­танной специально для этого (такие компьютеры стоят значительно дороже, но они надежно защищены). Для таких компьютеров существуют и специальные клавиатуры, защищенные от попадания в них влаги и грязи. Одни из них представляют собой плоские панели с клавишами мембран­ного типа. Набирать на них довольно трудно, поскольку приходится сильно нажимать на кла­виши. Другие похожи на обычные, но все клавиши на них закрыты тонким пластмассовым чехлом-крышкой. Таким чехлом можно закрыть и стандартную клавиатуру, чтобы защитить ее от пыли и грязи.

Даже самые надеж­ные современ­ные отказоустойчивые серверы или дисковые массивы RAID не могут функциони­ровать без надежного электропитания. Если ваше оборудование не снабжено автономными носителями энер­гии, перебои в работе используе­мых источников питания могут приводить к остановке системы. Молния вероятно может ударить где-нибудь поблизости от вашего зда­ния, вызывая броски напряже­ния, обрушивающие тысячи дополнительных вольт на ваши силовые и телефонные линии. Проблемы с электропитанием могут повреждать компьютеры и портить данные. Современная техника представляет достаточно много способов решения этих проблем, некоторые из них основываются на обыкновенном понимании того, как электропитание устроено, и опыте эксплуатации компьютерных систем.

Проблемы электропитания импортного оборудования компьютерных систем ощущается особенно остро так как обеспечение нормальным питанием рассматривается, естественно, с позиций того окружения, в котором работает пользователь зарубежный. Но в российских электросетях более высокое напряжение питания 220 В (колеблется в пределах 210 — 230 В), иная частота сети — 50 Гц против 60 Гц. Такое отличие частот может вызвать повышенную нагрузку на трансформаторы блоков питания. Большой проблемой является для нас небрежный, а часто и неквалифицированный монтаж сети. Только сравнительно недавно электропроводку стали выполнять трехжильным проводом, в котором кроме нейтрали и фазы присутствует еще и земля (куда эта земля будет подключена это отдельный вопрос). Доступность трехфазных электропроводок облегчает решение вопроса предельно допустимой нагрузки на сеть, но порождает ряд других проблем иного рода. Случается, что из-за низкой квалификации, самоуверенности и торопливос­ти при монтаже, разные розетки в одной комнате подклю­чаются к разным фазам, напряжение между которыми составляет 380 В. При небрежном заземлении, которое осуществляется порой в разных точках, могут возникнуть опасные ситуации, поэтому в наших условиях проблему энергоснабжения обычно приходится начинать не с выбора ис­точника бесперебойного питания (ИБП), а с перепланировки силовой электросети. К серьезнейшим недостаткам нашей электросети следует отнести даже не сбои в питании, а импульсы и перенапряжение. Даже для современных устройств с автоматической настройкой на напряжение сети значительно повышенное питание может привести к выходу их из строя. В этой связи при выборе устройства ИБП необходимо поинтересоваться и тем, как оно справляется с повышенным напряжением и с высоковольтными импульсами.

Проблемы с электропитанием можно подразделить на две основные группы: проблемы, ведущие к по­вреждениям оборудования, и про­блемы, вызывающие поврежде­ние данных или приводящие к некорректной работе. Любое напряжение выше 230 В является повышен­ным, любое напряжение ниже 205 В — пониженным. Повышен­ное напряжение может привести к выходу из строя источников пи­тания компьютеров и другого обо­рудования. Электромоторы пере­греваются при пониженном напряжении. Для микрокомпью­теров обычно используют источ­ники питания с автонастройкой, которые, к счастью, устойчивы к пониженному напряжению.

Аномалия в элек­тропитании, которая особенно опасна для компьютеров и элек­троники вообще — это импульс, извест­ный также как крат­ковременное повы­шение, выброс или колебание напряже­ния.

Импульс — это очень короткое повышение на­пряжения, причиной которого мо­жет служить удар молнии в сило­вую линию, включение опреде­ленного типа силовых устройств либо управление двигателем пе­ременной скорости. Типичный импульс, величина которого мо­жет составлять от нескольких со­тен до нескольких тысяч вольт, вызывает серьезное нарушение в работе сети переменного тока, но только на несколько микросекунд.

Отключение энергии — про­блема, требующая наиболее при­стального внимания. Не заметить полную потерю питания дейст­вительно довольно сложно. Кратковременное отключение энергии — длящееся лишь от по­лупериода до пары периодов волны — часто называют выпа­дением питания.

Радиочастотная интерферен­ция ведет к возникновению элект­рошума, который накладывается на предполагаемо чистую, сину­соидальную волну при частоте 50 Гц. И если этому шуму удастся пройти через блок питания в пи­тающую шину компьютера, компьютер может ошибочно ин­терпретировать его как данные.

Когда отдельный компьютер или сеть компьютеров заземляют в нескольких точках, образуются нежелательные контуры заземления. Предпола­гается, что монтаж разводки пи­тания в доме или офисе заземля­ется через одну точку — вход питания (другими словами, через главную распределительную па­нель, по которой электроэнергия подводится к зданию). Если мон­таж сети переменного тока в зда­нии выполнен так, что заземление осуществляется в двух или боль­шем числе точек, то формируется замкнутая цепь, позволяющая то­кам циркулировать через зазем­ление. Проблема токов в земле возникает потому, что все провода обладают различным со­противлением, и токи, циркули­рующие в цепи, вызывают раз­личное падение напряжения в заземленных проводах. И это не­смотря на то, что все они, как предполагается, имеют нулевой потенциал. Различие напряжений может вызвать все что угодно, на­чиная от биений с тактовой часто­той 50 Гц до высокочастотных шу­мов, которые могут вести к неправильной интерпретации данных компьютером.

Существует несколько путей борьбы с проблемами электропи­тания. Первым шагом должна быть корректная оценка исходной ситуации, в которой вы на­ходитесь. Сначала надо удостовериться в правильном подведении проводки ко всем электрическим выходам (в США, напри­мер, правильное подсоединение цепи переменного тока с напря­жением 120 В обеспечивается трехпроводной розеткой, в кото­рой нейтраль — слева, фаза — справа, отверстие снизу — земля, если смотреть на розетку, установленную в стене). Обычные ошибки в подключе­нии проводки проявляются в том, что оказываются перепутаны фаза с нейтралью или заземление с ней­тралью. Некоторые фирмы изготавливают системы мо­ниторинга сети переменного то­ка, вставляющиеся в розетки. Некоторые из этих устройств даже снабжены самописцами, отмеча­ющими на бумаге происходящие скачки и другие аномалии напря­жения. Имеются также системы мониторинга, представляющие собой стационарные устройства, сохраняющие полученные дан­ные в памяти. Большинство силовых систем мониторинга — это самостоя­тельные устройства, которые по­просту подключаются к силовой розетке и измеряют напряжение. Такие устройства можно исполь­зовать без риска быть поражен­ным током. То же самое относит­ся и к тестерам полярности про­водов. Не следует пытать­ся протестировать розетку или распределительную панель руч­ным вольтметром до тех пор, по­ка вы точно не будете знать, что вы делаете. При измерении напряжения необходимо установить многие парамегры. Какова его поляр­ность? Постоянно ли напряжение или изменяется во времени? От­клоняется ли оно от номинально­го? Особенно пристальное внима­ние надо обратить на напряжение в точке использования — розетке, в которую подключен компьютер, а следовательно, проследить пра­вильность подсоединения концов ветвей контура, питающих наиболее важные системы. С целью ди­агностики может оказаться по­лезным измерить напряжение на входе питания.

Если на входе напряжение па­дает ниже допустимых пределов, следует обратиться в обслужива­ющую вас электрослужбу. В большинстве энергетических компаний имеются подразделе­ния, которые тщательно рассмот­рят эту проблему. Выясните, ка­ковы предельные значения напряжения, которое вам будет поставляться. Если входное напряжение (в розетке) отклоняется от номи­нального — оказывается значи­тельно ниже допустимого уров­ня либо заметно падает при подключении емких потребите­лей энергии — это может озна­чать неадекватность вашей про­водной системы или то, что вы подключаете в один контур слишком много потребителей энергии. Чтобы исправить такое положение вещей, попросите своего электрика проверить монтажные схемы электропро­водки, а также просуммируйте всю нагрузку на цепь, чтобы оценить, насколько она соответ­ствует означенным параметрам. В случае перегрузки цепи мож­но перераспределить несколько потребителей энергии на другие контуры питания, модернизиро­вать контур, заменив провода на провода большего сечения или добавить новый контур для час­ти потребителей.

Можно установить питающий контур, который снаб­жает энергией только ком­пьютеры и никакое другое электро­оборудование. Это потребует прокладки пары проводов и за­земления электрического выхода от главной распределительной панели до компьютеров. При таком соединении вы избавлены от па­дения напряжения при включе­нии других типов потребителей, по­скольку их в этом контуре попросту нет.

Обычно, чтобы защититься от бросков напряжения, используют про­ходной фильтр (импульсный подави­тель — transient suppressor). «Активной составляющей» им­пульсного подавителя обычно служит металло-оксидный варистор, являющийся нели­нейным резистором. Металло-оксидный варистор подсо­единяется как шунт между фазой и нейтралью и обладает очень высоким сопротивлением, пока напряже­ние остается ниже некоторого порогового значения, например 280 В. Однако, если напряжение превышает это значение, то сопротивление варистора резко падает и он передает импульс на нейтраль. Еще один тип импульсных пода­вителей — это активный элек­тронный контур, блокирующий цепь от воздействия импульсов.

Радиочастотные фильт­ры (RFI), сделанные из катушек индук­тивности и конденсаторов, прово­дят радиочастоты ниже опре­деленного значения (например, 1 КГц) и сглаживают сигналы вы­ше этой частоты. Частота постав­ляемого промышленно напряже­ния (50 Гц) значительно ниже отсекае­мой частоты, поэтому она переда­ется прямо через фильтр, между тем как радиочастотное колеба­ние, которое обычно меняется в пределах от килогерц до мега­герц, блокируется.

В зависимости от конструктив­ного исполнения, импульсные по­давители и радиочастотные филь­тры могут не отсекать синхронные импульсы или синхронные радио­сигналы. Синхронные сигналы — это сигналы, которые достигают фазы и нейтрали одновременно. Устройством, которое может использоваться для фильтрации синхронных сигналов, является трансформатор. В трансформаторе, в зависимости от тока, текущего в первичной обмот­ке и образующего магнитное поле, индуцируется напряжение во вто­ричной обмотке. Синхронные же импульсы, возникающие в первич­ной обмотке, не вызывают в ней то­ка, поэтому на вторичной обмотке напряжение не индуцируется. Несмотря на то, что синхрон­ные сигналы не пропускаются трансформатором индуктивно, они могут частично проходить че­рез трансформатор из-за наличия емкостных связей. В большинстве трансформаторов первичная и вторичная обмотки причиняют неприятности друг другу, нахо­дясь одна над другой. Изоляция обмоток делает работу трансфор­матора более эффективной. Одна­ко физическая изоляция двух обмоток делает возможным емкостное пропускание синхронных сигналов с первичной на вто­ричную обмотку и наоборот. Трансформаторы с изоляцией снабжены электростатической защитной оболочкой (обычно это лист тяжелой медной фольги), расположенной непосредственно между двумя обмотками или между обмоткой и железной сердцевиной. Чтобы обеспечить отвод высокочастотной составля­ющей, защитная оболочка зазем­ляется; это делается вместо за­мыкания на другую обмотку.

Существуют и иные силовые защитные приспособления, изве­стные как регуляторы мощности или линейные регуляторы. Регу­ляторы мощности часто содер­жат изолированные трансформа­торы; многие из них включают в себя импульсные подавители и радиочастотные фильтры. Неко­торые регуляторы снабжены многопозиционными трансфор­маторами, способными посредст­вом переключателей настраи­вать выходное напряжение.

Источник