Чистое напряжение и источники бесперебойного питания

Возможно, для некоторых это совершенно бесполезная вещь, а для других –необходимый предмет: электросети в нашей стране действительно имеют самые различные параметры.

Комплектующие для компьютера требуют высокого качества электропитания. Бывает, даже самый современный блок питания не всегда может преодолеть проблему, которая возникает "в розетке". Что же такого ужасного может там случиться?

Одной из основных проблем российских электрических сетей, типичных для сельской местности и довольно часто встречающихся в городах, - это пониженное напряжение, которое может не дотягивать даже до 200 вольт. Электронные приборы очень плохо реагируют на такое напряжение, поэтому необходимо использовать стабилизатор.

Случаются скачки или резкие отключения напряжения, то есть кратковременные перепады на 15-20 процентов от номинального и даже более. Такие процессы неизбежно приводят к сбоям в работе компьютеров, повреждению данных в его оперативной памяти. Более того, частые скачки электрического напряжения легко выводят из строя как компьютерные блоки питания, так и блоки в любых периферийных устройствах. Конечно же, это касается и остальной домашней техники – начиная телевизорами и заканчивая микроволновками.

Бывают и более «изощренные» неполадки – например, искажение самого  напряжения и отклонения частоты. Синусоида переменного тока может быть «оквадрачена» нагрузкой с импульсными блоками питания, но на работу цифровой техники это не влияет никаким образом, и бывает заметно только при воспроизведении аналогового звука или видео при помощи соответствующей аппаратуры. Если же отклонения частоты тока превышают 3 Гц, эти проблемы могут серьёзно повлиять на Ваше настроение: в скором времени они приведут к постоянным зависаниям Вашей системы без видимой на то причины. Жёсткие диски могут выйти из строя.. К счастью, такое случается в довольно редких случаях, поскольку генератор на электростанции задаёт частоту тока.

Высоковольтные выбросы также являются одной из редких, но всё-таки встречающихся проблем. В случае выбросов в сеть доходят импульсы, весящие нескольких десятков киловольт, и продолжительностью до 100 мс. Это явление происходят в случае подключения тока на подстанции или при сильных молниях в грозу, и грозят как выбитыми пробками, так и пожаром – тут практически всё зависит от величины и длительности данного импульса.

После всех перечисленных неприятностей высокочастотные помехи от различных радиостанций, каких-либо промышленных предприятий и другого всевозможного "мусора" в диапазоне радиоволн выглядят минимально важными. Подмешиваясь в процессе  к синусоиде переменного тока, они нередко вносят некие искажения в её обычную форму, что постоянно выражается в паразитных помехах в любом звуке и на любом изображении. Иногда  возможны даже зависания системы, но в таком случае помехи должны быть максимально серьёзными – до такой степени, что стоящий рядом телевизор не покажет Вам на экране никакой нормально различимой картинки.

Есть ли способы разрешения таких проблем? Безусловно, выбор средств для их решения зависит от степени опасности. В самых простых случаях будет вполне достаточно обычного сетевого фильтра, который поможет надёжно защитить вашу технику от высокочастотных и импульсных помех, причем за совершенно низкую цену. Возможности фильтров напрямую зависят от их модели: простейшие фильтры задерживают только импульсные помехи, те, что подороже - высокочастотные, а ещё более дорогие делают и то и другое, причем гораздо эффективней. Самые лучшие фильтры имеют возможность подавить высокочастотные помехи в диапазоне 1-5 МГц на 60 дБ. Неплохим показателем можно назвать и  40 дБ в диапазоне 1-100 МГц.

Случаи потруднее можно исправить более серьёзными средствами. Такими являются источники бесперебойного питания (ИБП). Есть ИБП трёх типов: Off-line (или Standby), Line-Interactive и On-line. К этим разновидностям обратимся немного позже, а сначала нужно запомнить, что главный критерий при выборе ИБП - это его максимальная мощность.

Совсем просто подсчитать мощность: достаточно сложить мощность блока питания Вашего компьютера, монитора и всей периферии. В результате мы получим некоторое количество ватт. Переведем их в вольт-амперы: в большинстве случаев мощность ИБП указывается именно в этих единицах, поскольку мы тут описываем не мощность активную, а полную мощность нагрузки. В нашем случае нужно разделить цифру, полученную в результате подсчета в ваттах на 1,4, и мы увидим приблизительное значение цифры в нужных нам вольт-амперах. Теперь нужно добавить к нему ещё 15-20 процентов, и получается та самая оптимальная мощность ИБП, при которой сам компьютер со всем количеством периферии сможет проработать от аккумулятора в течение 30 минут. При обычном режиме работы энергетическое потребление ПК не должно быть больше половины максимального значения.

Самым дешёвым типом источников бесперебойного питания признан  Off-line (или Standby). Это устройство имеет всего одну функцию, которая заключается в следующем: в случае выхождения напряжения за определенные пределы, ИБП будет переключено на питание от аккумуляторной батареи. Обычное время переключения составляет около 10 мс, что никаким образом не должно сказаться на функционировании компьютера. НО, если в сети наблюдается тенденция к пониженному напряжению, либо постоянно происходят скачки, то в таком случае указанный вид  ИБП практически бесполезен: Вам придётся либо постоянно слышать щелчки реле, либо просто выключить Ваш компьютер. Таки блоки имеют всего 10-15 минут «запаса хода», поэтому единственный выход - занизить напряжение, при котором ИБП обязан переключаться на аккумуляторную батарею - не выше 200 В.

Выходит, что ИБП Off-line на деле не в состоянии обеспечить бесперебойное питание, и его невозможно использовать в таких проблемных сетях. Единственный смысл в таком устройстве – просто застраховаться от внезапной пропажи электроэнергии: за 5-10 минут вполне возможно сохранить уже открытые файлы, в том числе и на флешку, и нормально закончить работу компьютера. Цены на подобные источники начинаются с 800 рублей.

Более высокий класс источников бесперебойного питания  называется Line-Interactive, в переводе на русский -  линейно-интерактивные. Чем же они отличаются от Off-line? Если  ИБП Off-line при отклонениях напряжения за возможные пределы просто переключают питание на батарею, то "интерактивные" должны прежде всего (условие -  отклонение от 10 до 15 процентов) подключить стабилизатор напряжения,  автотрансформатор, который может вытянуть до номинального напряжения в пределах 25-30 процентов. Если все-таки напряжение продолжает не соответствовать номиналу, то уже в таком случае нагрузка будет подключена к аккумуляторной батарее. Время подключения - около 3-4 мс. В комплектацию данного ИБП входит высококачественный сетевой фильтр, который защищает от импульсных и высокочастотных помех.

Line-Interactive касательно всех параметров, несомненно, является оптимальным выбором для жителей России и многих других стран; совершенно неслучайно к данной категории принадлежит  огромное количество ИБП потребительского класса, которые продаются во всем мире. Цена таких наиболее доступных источников бесперебойного питания известных производителей стоят около 1500 рублей, но цена может быть и намного выше. Это зависит сервисной функции и мощности, поддерживаемой ими.

Наиболее элитными считаются блоки категории под названием On-Line. Достаточно уже будет сказать, что входное напряжение в этих блоках никогда не будет напрямую подаваться на выход, то есть на нагрузку: он будет всегда проходить или через выпрямитель, который превращает переменный ток в постоянный, и также через инвертор, обратно преобразующий постоянный ток в ток переменный. В итоге у нас получается практически идеальная синусоиду данного переменного тока с лабораторными параметрами в 220 В и в 50 Гц.

Также в его особенности входит очень большой  диапазон напряжения автотрансформатора (нередко приблизительно 150-270 В), в котором этот блок может прекрасно работать без переключения  на аккумуляторное питание . КПД этого источника будет достаточно низким, так как ИБП сам по себе потребляет немаленькую мощность, которая доходит до 10% от той, которая поступает из сети. Модели такого типа выделяют такое количество тепла, что постоянное охлаждение жизненно необходимо, поэтому источники On-Line при работе довольно заметно шумят.

"Онлайн"- ИБП имеют еще одну характерную черту. Они практически мгновенно переключаются на аккумулятор, если напряжение резко падает или полностью исчезает. Однако, есть и другая сторона этого момента: так, для оперативности подключения аккумуляторной батареи ИБП постоянно находятся под большим напряжением и постоянно производят перезарядку, что может вполне негативно отразиться  на их долговечности.

Бесперебойники On-Line, безусловно, являются незаменимыми там, где само качество электрической сети оставляет желать лучшего: лампочки тускло и слабо мерцают, аккумулятор от ноутбука находится на зарядке целый день, а от самой сети он вообще не запускается. Можно даже навскидку назвать парочку таких населённых пунктов недалеко Москвы, так что в востребованности таких ИБП сомневаться не стоит абсолютно. Цена самых доступных моделей "онлайновых" ИБП начинается от 7000 рублей.

Во всех ИБП используются свинцово-кислотные (Lead-Acid) тяжелые  аккумуляторы. По своей сути, они являются точно такими же, как автомобильные аккумуляторы, абсолютно герметичные и совершенно необслуживаемые. Понятно,  что их придётся периодически менять – либо раз в лет пять, либо, в худшем случае  (особенно, если речь идет о блоках класса On-Line) - раз в два-три года. Нужно сказать, что в такой ситуации ценовая категория "родных" сменных батарей может быть сравнимой с ценами недешёвых линейно-интерактивных ИБП.

Обычно источники бесперебойного питания оснащены "компьютерными" розетками  IEC-320, но есть также модели с "евророзетками", так что при желании запитать от ИБП какой-нибудь телевизор или, например, аудиосистему, нужно удостовериться в том, что в нём есть такие розетки. Хотя, можно использовать кабели-переходники.

Нужно указать на то, что лазерные принтеры ни в коем случае нельзя подключать к бесперебойникам, потому что его "печка” имеет таку конструктивную особенность, что в отдельные моменты его пиковое напряжение может достигнуть нескольких киловатт, что моментально отключит абсолютно всю нагрузку, то есть всех его потребителей. Для принтеров- "струйников" в некоторых ИБП имеются специальные отдельные розетки без гарантированного питания. Многие современные модели предусматривают розетки для их защиты от возможных перепадов напряжения в телефонных линиях или локальных сетях.

Также среди многих полезных дополнительных функций ИБП, можно выделить функцию "холодного старта". Это загрузка компьютера от батареи без напряжения в сети. Именно благодаря такой возможности Вы в состоянии успеть, например, скинуть на флешку нужный Вам файл, проверить Вашу электронную почту до того момента, как батарея будет окончательно разряжена.

Бесперебойники, начиная со средней цены, обычно оснащаются USB-портом , чтобы подключиться компьютеру, с которого возможно проведение наблюдения за состоянием сети и режимом работы самого источника, и выполнять нужные настройки.

Во второй части Вы узнаете о нескольких современных источниках бесперебойного питания самого популярного типа - линейно-интерактивного, которые предназначены для работы с персональными компьютерами.