Средства улучшения качества электропитания

Электронное оборудование, питающееся от сети переменного тока, подвергает­ся различным негативным воздействиям со стороны этой питающей сети. Стан­дартным требованием к питающей сети является напряжение питания 220 В с допустимыми отклонениями от -15 до +10 % от номинала (187-242 В) при частоте 50±1 Гц. Возмущения со стороны сети могут приводить к сбоям (им­пульсным помехам и провалам питающего напряжения), самопроизвольному отключению или перезапуску устройств и даже к выходу их из строя под воз­действием импульсных напряжений или длительных перенапряжений. По­скольку большинство блоков питания имеют импульсный преобразователь с бестрансформаторным входом, к отклонениям частоты или формы напряже­ния они обычно почти нечувствительны. Однако последствия сбоев питания могут быть весьма тяжелыми, вплоть до потери данных на диске мощного и от­ветственного сервера (не считая выхода из строя аппаратуры).

Для защиты от воздействий сетевых возмущений применяется целый комплекс мер:

♦ Сетевой LC-фильтр задерживает высокочастотные помехи из сети и в сеть от
импульсных блоков питания. Этот фильтр входит в состав практически лю­
бого блока питания, а также в сетевые колодки питания типа «Pilot» и им
подобные.

Ограничитель перенапряжений (surge protector) подавляет высоковольтные
выбросы, как относительно длинные коммутационные (до 10 мс), возникающие при переключениях мощных цепей, так и короткие — грозовые. Энергия импульсов перенапряжений поглощается полупроводниковым варистором. При хорошем подборе параметров варистор может спасать также от длитель­ных (и значительных) повышений напряжения сети, например, из-за перекоса фаз. В этом случае варистор ограничивает напряжение, выделяя значитель­ную мощность, что приводит к его пробою на короткое замыкание и отклю­чению питания предохранителями токовой защиты (если они есть и рассчи­таны на соответствующий ток).

На рис. 3.12 приведена схема фильтра, комбинированная с ограничителем пере­напряжений.

От внезапного пропадания напряжения сети предохраняют источники беспере­бойного питания — ИБП (Uninterruptible Power System, UPS). В их состав обя­зательно входят аккумуляторные батареи, выпрямитель входного напряжения и инвертор, обеспечивающий нагрузку напряжением переменного тока.

Источники бесперебойного питания различают по классам (режимам работы). Существуют блоки Off-Line (Stand-By), Line-Interactive и On-Line; их «полез­ность» (и цена) растут в порядке этого перечисления.

От класса, мощности устройства и емкости батарей, определяющей время авто­номной работы при максимальной нагрузке, существенно зависит цена ИБП.

При пропадании сетевого напряжения ИБП переключается на резервное пита­ние и обычно подает звуковой сигнал. Для защиты данных компьютера устрой­ство ИБП должно иметь возможность передать сигнал о грядущем отключении питания. Сигнал может подаваться аппаратным прерыванием через специаль­ную плату сопряжения с PC или разъем PS/2 Mouse (как варианты у Smart UPS), через СОМ-порт или встроенный в ИБП адаптер ЛВС. Два последних варианта более универсальны и обеспечивают двунаправленный обмен развер­нутой управляющей и диагностической информацией. При восстановлении пи­тания происходит обратное переключение, и батареи подзаряжаются. Если пи­тание не восстановилось за время работы батарей, ИБП отключается, а его повторное включение после подачи напряжения может быть ручным или авто­матическим.

Современные модели ИБП имеют в своем составе микроконтроллер, который в совокупности со специализированным ПО серверов и станций, поставляемым для конкретных моделей, может предоставлять широкий спектр услуг в зависи­мости от интерфейса связи ИБП с системой:

♦ Телеметрия. Информация о состоянии питающей сети, батареи и других уз­
лов, температуре внутри ИБП, величине нагрузки и т. д. передается в систе­
му сбора, обработки и отображения информации. Система может прогнози­
ровать время работы от батарей и соответственно корректировать задержку
закрытия сервера.

♦ Телеуправление. Двунаправленный интерфейс с ИБП обеспечивает подачу
управляющих команд — отключение, запуск диагностических тестов и т. д.

♦ Планирование включения и выключения. Администратор может задать график
работы сервера, указывая время включения и отключения питания на каж­
дый день недели. Программа при наступлении времени отключения посыла­
ет предупреждение всем клиентам, через некоторое время инициирует за­
крытие сервера и программирует ИБП на отключение питания через
определенный интервал времени и повторное включение в заданное время.
После отключения по команде ИБП переходит в режим ожидания и своим
внутренним таймером отсчитывает время до включения. В заданное время
ИБП включает питание нагрузки, сервер автоматически загружается, и сле­
дующее запланированное отключение произойдет по инициативе програм­
мы, работающей на сервере.

Возможности взаимодействия по сети оператора с ИБП определяются ПО это­го устройства. Популярные пакеты PowerChute («парашют») для Smart UPS фирмы АРС, OnliNet Basic для ИБП фирмы EXIDE обеспечивают вышепере­численные функции для различных ОС, они вполне удовлетворительны для систем с одним устройством ИБП. В системах с более сложным питанием же­лательно использовать сетевые варианты ПО, предоставляющие централизо­ванное управление сетями ИБП. Для ИБП фирмы EXIDE это OnliNet Network, OnliNet NVX и др.

Простейшая программная поддержка ИБП должна обеспечивать оповещение о пропадании сетевого напряжения и принудительное завершение работы при­ложений и операционной системы, когда остается небольшой ресурс времени автономной работы (от аккумулятора). Сигнал о пропадании сетевого напряже­ния от ИБП к защищаемому компьютеру должен подаваться обязательно, он инициирует оповещение. Принудительное завершение может выполняться по дополнительному сигналу ИБП, когда устройство «чувствует», что батарей хватит только на определенное время. Возможна настройка ПО и на работу только от одного сигнала — принудительное завершение инициируется, если сигнал пропадания напряжения удерживается дольше заданного времени. Штат­ная служба UPS в Windows NT/9x позволяет использовать для сигнализации управляющие сигналы СОМ-порта: линия CTS — для сигнализации о пропаже питающего напряжения (power fail), DCD — для сигнализации о малом ресурсе батарей (battery low). Интерфейс настройки сервиса позволяет выбрать поляр­ность сигналов, а также использовать только первый сигнал и инициировать за­вершение по тайм-ауту. Некоторые модели ИБП указанные сигналы в двухпо-лярном представлении, воспринимаемом СОМ-портом, не генерируют, а имеют интерфейс «сухой контакт». Событие отражается замыканием или размыкани­ем этого контакта, гальванически не связанного ни с какими цепями. В этомслучае можно воспользоваться перехрдником, питающимся от выходных линий интерфейса RS-232C (рис. 3.13).

Более точное представление о состоянии ИБП, а также планирование включе­ния-выключения питания возможны только при полноценной двусторонней связи ИБП со специальным модулем ПО, функционирующим на защищаемом компьютере. Наиболее широко распространенный вариант связи — через СОМ-порт. Многие модели ИБП имеют разъем DB9, который обычно и используется интерфейсом RS-232. Однако зачастую назначение его контактов в значитель­ной степени отличается от стандартного. На рис. 3.14 показаны схемы кабелей подключения UPS Fiskars и Smart UPS фирмы АРС к СОМ-порту.

Поиск по сайту: