Если спросить человека, не обремененного техническим образованием, каково напряжение в электрической сети общего пользования" он, не задумываясь, ответит - 220 В. Конечно, большинство из нас по опыту знает, что оно может иногда скакать, приводя к нестабильной работе электроники и бытовой техники. Внезапные резкие колебания случаются достаточно часто и не являются чем-то из ряда вон выходящим.
Причины скачков напряжения весьма разнообразны - это и грозы, и переключения оборудования на подстанциях, и подсоединение к сети мощных потребителей, и т. п. Однако не всем известно, что такие резкие колебания - не единственная проблема российской электросети. Многие будут удивлены, узнав, что напряжение в сети конечного потребителя нагрузки может без резких скачков изменяться в довольно широком диапазоне и быть как выше, так и существенно ниже эталонного значения. Например, при перегрузке трансформатора в часы пик оно может снижаться до 130-110 В и сохраняться на таком уровне в течение долгого времени. А попытки энергетиков справиться с этой ситуацией могут приводить к значительному его повышению у некоторых потребителей. Отсюда, естественно, частые поломки и нестабильная работа бытовой техники, необходимость ремонта и другие неприятности, связанные с ее эксплуатацией в столь незавидных условиях.
Поскольку серьезного повышения качества электроснабжения в ближайшие годы ждать не приходится, а нагрузка на изношенную сеть неуклонно растет, приводя к новым авариям, перед многими встает проблема выбора прибора, способного обеспечить капризной технике должную защиту. Существует несколько классов таких устройств. Отличаются они тем, насколько эффективно с их помощью можно избавиться от вышеуказанных проблем. Самыми простыми и распространенными приборами являются сетевые фильтры: сейчас они есть практически в каждой квартире. Многие даже не задумываются, для чего они покупают эти приспособления и не имеют представления о том, насколько надежна защита, которую они создают своей бытовой электронике с их помощью. Между тем, несмотря на популярность сетевых фильтров, возможности их не так велики, и не стоит возлагать на них больших надежд. Для более ровной работы нам понадобятся приборы других классов - это стабилизаторы напряжения, а также источники бесперебойного питания.
А НУЖЕН ЛИ СТАБИЛИЗАТОР?
Эти приборы появились на отечественном рынке сравнительно недавно и в первую очередь оказались востребованы владельцами коттеджей и загородных домов - ведь если электросети крупных городов содержатся в относительном порядке, то для сельской местности все описанные выше неурядицы весьма характерны.
Прежде всего стоит уяснить разницу между этой аппаратурой и привычными всем сетевыми фильтрами. Последние представляют собой относительно недорогие устройства, которые позволяют защитить бытовую электронику от высоковольтных выбросов и частично устранят последствия всплесков напряжения, в то время как стабилизатор даст возможность избавиться не только от пиковых скачков, но и нейтрализовать последствия более плавных колебаний напряжения, которые сетевой фильтр отследить не сможет. Кроме того, устранит последствия кратковременных провалов напряжения и возникновение в сети частотных помех.
Как более сложное устройство, наш "герой" отличается от фильтра внешним видом, более внушительными габаритами и, естественно, ценой.
В настоящее время на российском рынке представлены устройства как зарубежного, так и отечественного производства в ценовом диапазоне от полутора тысяч рублей для домашних приборов небольшой мощности до десятков тысяч - для особенно больших и мощных установок. Среди российских марок можно отметить стабилизаторы "Лидер" производства "ППП Интепс", "Штиль", "Ресанта". Импортные производители представлены фирмами Solby, APC, Pilot и др. Несмотря на существенные различия в ценах и внешнем виде, все эти устройства обладают определенным (и достаточно большим) набором общих характеристик. Попробуем разобраться в этом изобилии.
ОДНО - ИЛИ ТРЕХФАЗНЫЙ?
Пожалуй, первое условие, определяющее выбор стабилизатора - это тип сети, в которой его предполагается применять. Если вы, как и большинство соотечественников, пользуетесь обычной сетью с напряжением 220 В, вам следует сосредоточиться на поиске однофазного стабилизатора. Напротив, для защиты оборудования, питающегося от 380-вольтовой трехфазной сети, можно установить либо один трехфазный прибор, либо три однофазных. Последнее, правда, возможно только в том случае, если среди "потребителей" нет трехфазных устройств, например, электродвигателей.
ДИАПАЗОН ВХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
Под ним понимается амплитуда колебаний напряжения в питающей сети, которую будет способен "сгладить" стабилизатор. В случаях, когда такое значение выходит из границ, происходит автоматическое отключение техники. Понятно, что в общем случае устройство тем лучше, чем этот диапазон шире. И соответственно растет его стоимость: чем больше вероятность значительных отклонений напряжения от эталон ного, тем более дорогой прибор вам понадобится. И здесь лучше не экономить. Ведь если в результате скачка выйдет из строя ваш супердорогой домашний кинотеатр, это влетит в такую копеечку, что поговорка "скупой платит дважды" будет звучать для вас как нельзя более актуально!
Основная масса стабилизаторов напряжения работает в диапазоне от 165 до 265 В. Для более точной оценки отклонений напряжения в сети можно провести серию измерений с помощью бытового мультиметра - многофункционального прибора, позволяющего определять не только напряжение и силутока, но и частоту, разность фаз и длительность электромагнитных импульсов.
ТОЧНОСТЬ СТАБИЛИЗАЦИИ
Это тоже диапазон колебаний напряжения, но уже в сети после стабилизатора. Естественно, что последний тем совершеннее, чем больше он способен этот диапазон сузить. Представленные на рынке устройства обеспечивают на выходе отклонения от эталонного напряжения от 3 до 7 %. Российский ГОСТ 13109-97 устанавливает эти значения в пределах 5% как нормальные, и менее 10%- как допустимые. Фактически для большинства приборов точности стабилизации ±7% от номинала оказывается вполне достаточно, большая требуется для сложной измерительной техники или, например, медицинского оборудования, особенно чувствительного к качеству электропитания.
СОВЕТЫ ПЕРЕД ПРИОБРЕТЕНИЕМ
При покупке надо обязательно обратить внимание на принцип работы той или иной модели. В основном в продаже доступны конструкции двух типов - электронные (ступенчатые) и электромеханические. Первые особенно быстро "чувствуют" изменения входной нагрузки, однако стабилизация в таких приборах происходит за счет зигзагообразных колебаний напряжения в заданном диапазоне. Их в основном используют для поддержания в рабочем состоянии компьютерных сетей, там, где качество входящего тока является критическим фактором. Электромеханические стабилизаторы реагируют на колебания несколько медленнее, однако кривая выходного напряжения выглядит более плавно. И сфера применения у них более приземленная - силовые сети коттеджей, банков, промышленных объектов, медицинских учреждений.
Однако, пожалуй, самая ответственная и сложная задача, которая встает перед покупателем при выборе стабилизатора - это расчет мощности устройства. Для этого нужно суммировать параметры всех приборов, которые оно будет защищать. Казалось бы, перед нами тривиальная задачка из курса начальной школы. Однако, к сожалению, дело обстоит несколько иначе. Простое сложение подходит только для тех приборов, которые всю потребляемую энергию преобразуют в тепло - это электроплита, утюг, обогреватель. Для всех остальных придется ввести коэффициент, на который необходимо разделить величину их мощности, указанную в техпаспорте. Этот коэффициент (COS) обычно указывается там же - в технической документации прибора. Если по каким-то причинам узнать его не удается, то для приближенного расчета можно воспользоваться значением 0,7. Если среди "подзащитных" приборов оказались устройства с электродвигателями (например, холодильник) - вам придется увеличить их расчетную мощность в три-пять раз, поскольку в момент запуска двигателя нагрузка на сеть значительно больше номинальной. То же касается, например, персональных компьютеров, некоторых типов светильников и др.
Производители советуют увеличить вычисленное суммарное значение еще на 20-30%. Это не только позволит повысить надежность работы стабилизатора, но и продлит срок его службы. Кроме того, запас мощности позволит вам подключить к нему в будущем другие устройства. От мощности прибора напрямую зависит его цена. Так, если модель мощностью в 1000 Вт обойдется вам приблизительно в 3,5 тыс. руб., то за десятикиловаттную придется заплатить около 35 тыс. Таким образом, при ориентировочной оценке стоимости можно считать, что каждый дополнительный киловатт мощности обойдется примерно в 3-4 тыс. руб.
ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
Однако о перепадах напряжения рядовой пользователь может и не догадываться по крайней мере до тех пор, пока по этой причине не выйдет из строя дорогостоящая электроника. Зато вряд ли найдется человек, незнакомый с внезапными отключениями электричества. Даже если это не закончится поломкой оборудования, практически неизбежно приведет к потерям цифровых данных, серьезным, трудно восстановимым сбоям в работе серверов и компьютерных сетей и т.д. Предотвратить печальные последствия отключений призваны источники бесперебойного питания, или сокращенно ИБП (в английском варианте - UPS). Это устройства, которые позволяют в условиях исчезновения напряжения в сети или значительных отклонениях его от эталонного продолжать питание нагрузки за счет ресурса встроенных в прибор аккумуляторов. Кроме того, многие модели сочетают в себе функции сетевых фильтров и стабилизаторов напряжения, обеспечивая таким образом наиболее надежную защиту бытовой и офисной электронике.
Основными поставщиками подобного оборудования на российском рынке традиционно остаются компании АРС (American Power Conversion), Sven, Ippon. Многообразие вариантов здесь ничуть не меньше, чем в случае со стабилизаторами напряжения. Чем же различаются между собой источники бесперебойного питания? Во-первых, безусловно, принципом работы, от которого напрямую зависит стоимость прибора. При выборе ИБП следует руководствоваться правилом, согласно которому его цена не должна превышать 20% от стоимости подсоединенного к нему оборудования. Конечно, существуют и исключения. Например, если речь идет о покупке автомата, предохраняющего сетевой сервер или компьютер, содержащий важную информацию - в этих случаях ее утрата может быть даже более критична, чем поломка самого ИБП.
ИБП ON-LINE И OFF-LINE
Представленные на современном рынке приборы по принципам работы можно разделить на две категории- так называемые on-line-и off-line-варианты. На выходе последних при пропадании напряжения в сети или значительных его искажениях возникает короткий перерыв в подаче тока (от нескольких единиц до полуто-ра-двух десятков миллисекунд). В большинстве случаев столь малый промежуток не скажется на работе оборудования, однако иногда он удлиняется, и это может привести к отказу техники. А вот при использовании on-line-ИБП такого перебоя не возникает.
Для защиты бытовой техники, домашних или офисных компьютеров используют, как правило, off-line-модели. Среди них также выделяют несколько типов в зависимости от нюансов конструкции. В общем случае такое устройство работает последующей схеме: при наличии приемлемого напряжения в сети питание подсоединенных приборов осуществляется напрямую, и лишь при его пропадании или иной схожей ситуации встроенный аккумулятор начинает разряжаться. В большинстве современных моделей off-line-ИБП переключение режимов работы происходит по команде микропроцессора, который обеспечивает максимально плавный переход и минимальные искажения кривой напряжения на выходе прибора -это так называемые линейно-интерактивные ИБП. Этот же процессор осуществляет постоянный мониторинг напряжения в сети и может переключить устройство в режим работы от батареи при его существенных отклонениях от эталона. Большинство изделий этого класса устранят также имеющиеся в сети помехи, частотные и фазовые искажения, а также колебания входного напряжения в значительных пределах без переключения в режим работы от батареи. Таким образом, они выполняют одновременно функции сетевого фильтра и стабилизатора напряжения. Существуют, впрочем, исключения. Некоторые приборы обеспечивают на выходе напряжение не в форме синусоиды, а в виде так называемого ступенчатого приближения к ней. Такое электропитание подойдет не для всех приборов, хотя, например, для ПК это вполне приемлемо.
Устройства, в которых микропроцессорный блок управления отсутствует (так называемые источники с переключением), часто обозначают просто как off-line-ИБП. На выходе они выдают ступенчатое напряжение и функциями стабилизатора не обладают. Таким образом, их нельзя применять в сложных централизованных системах, где даже практически мгновенное прерывание подачи электроэнергии недопустимо. Но зато "для дома, для семьи" это отличный варианте удачным соотношением "цена-качество": и стоит не слишком дорого, и в случае чего даст возможность досмотреть любимую передачу по телевизору.
К off-line-ИБП относят итак называемые ферро-резонансные приборы. Они обладают рядом преимуществ перед всеми, описанными выше. Главное из них: за счет использования феррорезонансного трансформатора провал напряжения при переключении режимов работы сводится к минимуму, устраняются всевозможные сетевые помехи. Кривая напряжения на выходе здесь всегда имеет синусоидальную форму - именно на такой ее вид рассчитаны все серийные модели бытовой электроники. На российском рынке аппаратура этого вида представлена продукцией производства Ferrups, APC. On-line-устройства предназначены для защиты от сетевых неполадок дорогостоящей электроники, требовательной даже к малейшим отклонениям сетевых параметров от эталона- домашних кинотеатров, элементов системы интеллектуального здания. Задумываться о покупке такого устройства стоит, если предполагается использовать его для подключения, например, сервера или компьютера, утрата информации с которого может оказаться невосполнимой. Эти ИБП используются в вычислительных центрах, банках, диспетчерских. При отключении сети на выходе прибора сохранится непрерывное напряжение синусоидальной формы. В настоящее время на рынке появились модели, использующие так называемую дельта-технологию. По своей сути это разновидность on-line-источника, отличающаяся более высоким КПД и при этом с меньшим потреблением энергии и тепловыделением. Но они очень сложны по конструкции и потому капризны и дороги. В нашей стране on-line-ИБП с применением дельта-преобразования особого распространения не получили, так как требуют хорошего качества работы электросети.
Как и для стабилизатора напряжения, для ИБП необходимо определить мощность нагрузки. Алгоритм расчета тот же - сумма мощностей устройств, подключенных к выходу прибора с учетом стартовых токов и 20-30%-ного запаса.
Важной характеристикой любого источника бесперебойного питания является время, в течение которого он будет способен поддерживать нужное значение нагрузки после исчезновения напряжения в сети. В большинствеслучаев, если речь идето защите обычной бытовой электроники, следует обратить внимание на варианты, заряда батареи которых хватит на пять - десять минут работы при номинальной мощности нагрузки. Это позволит вам при отключении электричества сохранить данные и безаварийно выключить защищенные устройства.
Однако некоторые модели рассчитаны на значительно больший ресурс - вплоть до нескольких суток. В других приборах предусмотрена возможность установки пользователем дополнительных батарейных блоков. При этом следует помнить, что с увеличением емкости батареи возрастает не только время автономной работы ИБП, но и срок заряда аккумулятора.
В заключение о стоимости ИБП. Наиболее ходовые модели "с переключением", мощностью около 500 Вт предлагаются по цене около 1,2-1,5тыс. руб. Линейно-интерактивные приборы той же мощности стоят чуть дороже 2 тыс., за более мощные устройства (около 1 кВт) придется заплатить около 3,5 тыс. руб. или больше. Около 5 тыс. стоят on-line-ИБП с двойным преобразованием энергии мощностью 1 кВт. На цену, естественно, существенно влияют не только мощность и принцип работы прибора, но и такие параметры, как время автономной работы (в представленных примерах пять - десять минут при номинальной мощности), возможность подключения к компьютеру через USB-порт, форма кривой напряжения на выходе прибора и некоторые другие.
HASH(0x34e07d0)
Если спросить человека, не обремененного техническим образованием, каково напряжение в электрической сети общего пользования" он, не задумываясь, ответит - 220 В. Конечно, большинство из нас по опыту знает, что оно может иногда скакать, приводя к нестабильной работе электроники и бытовой техники. Внезапные резкие колебания случаются достаточно часто и не являются чем-то из ряда вон выходящим.
Эти приборы появились на отечественном рынке сравнительно недавно и в первую очередь оказались востребованы владельцами коттеджей и загородных домов - ведь если электросети крупных городов содержатся в относительном порядке, то для сельской местности все описанные выше неурядицы весьма характерны.
Под ним понимается амплитуда колебаний напряжения в питающей сети, которую будет способен "сгладить" стабилизатор. В случаях, когда такое значение выходит из границ, происходит автоматическое отключение техники. Понятно, что в общем случае устройство тем лучше, чем этот диапазон шире. И соответственно растет его стоимость: чем больше вероятность значительных отклонений напряжения от эталон ного, тем более дорогой прибор вам понадобится. И здесь лучше не экономить. Ведь если в результате скачка выйдет из строя ваш супердорогой домашний кинотеатр, это влетит в такую копеечку, что поговорка "скупой платит дважды" будет звучать для вас как нельзя более актуально!
При покупке надо обязательно обратить внимание на принцип работы той или иной модели. В основном в продаже доступны конструкции двух типов - электронные (ступенчатые) и электромеханические. Первые особенно быстро "чувствуют" изменения входной нагрузки, однако стабилизация в таких приборах происходит за счет зигзагообразных колебаний напряжения в заданном диапазоне. Их в основном используют для поддержания в рабочем состоянии компьютерных сетей, там, где качество входящего тока является критическим фактором. Электромеханические стабилизаторы реагируют на колебания несколько медленнее, однако кривая выходного напряжения выглядит более плавно. И сфера применения у них более приземленная - силовые сети коттеджей, банков, промышленных объектов, медицинских учреждений.
Однако о перепадах напряжения рядовой пользователь может и не догадываться по крайней мере до тех пор, пока по этой причине не выйдет из строя дорогостоящая электроника. Зато вряд ли найдется человек, незнакомый с внезапными отключениями электричества. Даже если это не закончится поломкой оборудования, практически неизбежно приведет к потерям цифровых данных, серьезным, трудно восстановимым сбоям в работе серверов и компьютерных сетей и т.д. Предотвратить печальные последствия отключений призваны источники бесперебойного питания, или сокращенно ИБП (в английском варианте - UPS). Это устройства, которые позволяют в условиях исчезновения напряжения в сети или значительных отклонениях его от эталонного продолжать питание нагрузки за счет ресурса встроенных в прибор аккумуляторов. Кроме того, многие модели сочетают в себе функции сетевых фильтров и стабилизаторов напряжения, обеспечивая таким образом наиболее надежную защиту бытовой и офисной электронике.
Для защиты бытовой техники, домашних или офисных компьютеров используют, как правило, off-line-модели. Среди них также выделяют несколько типов в зависимости от нюансов конструкции. В общем случае такое устройство работает последующей схеме: при наличии приемлемого напряжения в сети питание подсоединенных приборов осуществляется напрямую, и лишь при его пропадании или иной схожей ситуации встроенный аккумулятор начинает разряжаться. В большинстве современных моделей off-line-ИБП переключение режимов работы происходит по команде микропроцессора, который обеспечивает максимально плавный переход и минимальные искажения кривой напряжения на выходе прибора -это так называемые линейно-интерактивные ИБП. Этот же процессор осуществляет постоянный мониторинг напряжения в сети и может переключить устройство в режим работы от батареи при его существенных отклонениях от эталона. Большинство изделий этого класса устранят также имеющиеся в сети помехи, частотные и фазовые искажения, а также колебания входного напряжения в значительных пределах без переключения в режим работы от батареи. Таким образом, они выполняют одновременно функции сетевого фильтра и стабилизатора напряжения. Существуют, впрочем, исключения. Некоторые приборы обеспечивают на выходе напряжение не в форме синусоиды, а в виде так называемого ступенчатого приближения к ней. Такое электропитание подойдет не для всех приборов, хотя, например, для ПК это вполне приемлемо.