13. SATBILIZUOTI, PROGRAMUOJAMI NENUTRŪKSTANČIO TIEKIMO ĮTAMPOS ŠALTINIAI IR KEITIKLIAI
Kompiuteriuose saugoma informacija turi būti patikimai apsaugota. Duomenys gali dingti ar būti nepataisomai sugadinti dingus elektros srovei ar įvykus jos šuoliui ar staigiam sumažėjimui. Todėl labai svarbu šią informaciją išsaugoti nepatiriant didelių nuostolių. Todėl kompiuterius ir kitus įrenginius buvo imta jungti ne tiesiai į elektros tinklą, o per nepertraukiamą srovės šaltinį arba UPS Uninterruptible Power Source. Bandysime apžvelgti UPS tipus ir modelius, jų privalumus ir trukumus.
Norint, kad kompiuteris veiktų ir jam būtų tiekiama elektros srovė, jam reikalingas maitinimo blogas. Dažniausiai kompiuteris yra jungiamas į 220V 50Hz tinklą, bet gali būti ir kitokių maitinimų blokų, kurie gali būti jungiami ir į kitus tinklus su kitais parametrais. Maitinimo blokas 220V verčia į 12V. Personalinio kompiuterio maitinimo blokai dažniausiai būna dviejų tipų:
a) Klasikinis šaltinis;
b) Impulsinis šaltinis.
Klasikinio šaltinio schema pavaizduota 1pav.. Dabar šie maitinimo šaltiniai praktiškai nebenaudojami.
1pav. Klasikinio šaltinio schema
Tinklo filtro pagalba įtampa transformuojama į reikiamą įtampą. Paskui ji prateka per lygintuvą, sudarytą iš puslaidininkinių diodų. Pulsacijoms sumažinti čia naudojamas kondensatorius, o schemoje esantis stabilizatorius palaiko pastovią apkrovimo įtampą.
PASTABA. Transformatorius dirba tik tada, kai įtampa yra kintanti.
Impulsiniai maitinimo šaltiniai būna dviejų tipų:
a) Vientaktis impulsinis šaltinis;
b) Dvitaktis impulsinis šaltinis;
Vientakčio impulsinio maitinimo šaltinio schema pavaizduota 2pav., o dvitakčio maitinimo šaltinio schema parodyta 3pav.
2. pav. Vientakčio impulsinio šaltinio schema
Tinklo filtras į schemą nepraleidžia tinklo trikdžių, bei įvairių iš tinklo maitinamų elektrinių įrenginių skleidžiamų aukšto dažnio triukšmų. Po to įtampa pasiduoda į lyginimo bloką (tiltelį). Schemoje esantis kondensatorius sumažina pulsacijas.
Impulsų formuotuvas keičia įtampą pirminėje transformatoriaus grandinėje. Jis dirba kaip reguliatorius ir priklausomai nuo įtampos dydžio valdo tranzistorių.
Grįžtamasis ryšys kontroliuoja įtampą išėjime. Jeigu ji pakinta grįžtamojo ryšio stiprintuvas paduoda signalą į oktoporą, o ji savo ruožtu į formuotuvą.
3. pav. Dvitakčio impulsinio maitinimo schema
Kintama įtampa praeina pro tinklo filtrą. Nulinė įtampa nueina į korpusą ir po to yra įžeminama. Lygiagrečiai tinklo filtrui ir lyginimo blokui jungiamas kondensatorinis filtras skirtas pulsacijoms mažinti.
Valdymo schema kontroliuoja apkrovimo įtampą iš transformatoriaus Tr.2. Jame dirba transformatorius ir diodai, kurie yra lygintuvai (2 apvijos naudojamos galiai padidinti). Transformatoriuje Tr.2 stovi keturi п tipo filtrai, kuriuos sudaro du lygiagrečiai jungti kondensatoriai ir droselis.
Signalas iš valdymo schemos per puslaidininkinį stiprintuvą patenka į impulsų formuotuvus, o iš jų į vėlgi į puslaidininkinius stiprintuvus. Per juos formuotuvai reguliuoja transformatoriaus Tr.2 pirminės apvijos įtampą.
Šio dvitakčio impulsinio maitinimo bloko parametrai:
Šiuo metu yra naudojami impulsiniai maitinimo šaltiniai. Šie maitinimo šaltiniai veikia kur kas stabiliau. Bet ir jie neapsaugo kompiuterio nuo trumpalaikio tinklo įtampos dingimo ar staigių jos pokyčių, kurie gali sutrikdyti normalų personalinio kompiuterio darbą.
Personalinio kompiuterio normaliam darbui įtakos turi šie faktoriai:
a) Aukštavolčiai impulsiniai įtampos šuoliai (jie būna nuo perkūnijos)
b) Tinklo įtampos padidėjimas >10%;
c) Tinklo įtampos sumažėjimas >15%;
d) Tinklo įtampos dingimas daugiau kaip 2 periodams (20ms) (f=50Hz);
e) Aukšto dažnio triukšmai, skleidžiami įvairių iš tinklo maitinamų elektrinių įrenginių;
f) Tinklo dažnio nukritimas >1Hz;
g) Tinklo įtampos sinusinės formos iškraipymas;
Dėl šių ir kitų faktorių gali sutrikti personalinio kompiuterio normalus darbas. Sutrikus kompiuterio darbui galime prarasti labai svarbią informaciją, sugadinti programinę įrangą, taip pat gali sudegti maitinimo blokas ir net kitos kompiuterio detalės. Norint to išvengti yra imtasi įvairiausių priemonių spręsti šią problemą. Pati paprasčiausi priemonė, kuri apsaugo kompiuterį nuo staigių trumpalaikių tinklo įtampos pokyčių, tai nebrangus tinklo filtras. Šie filtrai kaip ir prailgintuvai turi kelis lizdus apkrovai prijungti. Jų viduje yra varistoriai viršįtampiams apriboti ir kondensatoriai bei droseliai aukštadažniams trikdžiams slopinti. Šis filtras veikia tik tada, kai jis yra įžemintas ir neperkrautas. Dingus tinklo įtampai, filtras negali maitinti personalinio kompiuterio. Šio filtro principinė schema parodyta 4pav., jis apsaugo nuo aukštadažnių trukdžių patekimo į maitinimo šaltinį.
4. pav. Tinklo filtro principinė schema
Tinklo filtro principinę schemą sudaro du п tipo filtrai. Tarp dviejų droselių esanti šerdis padidina droselio induktyvumą.
Dingus įtampai personalinis kompiuteris kurį laiką neišsijungs, jeigu jis bus maitinamas iš tinklo per nepertraukiamo maitinimo šaltinį (UPS Uninterruptible Power Source). Per tas kelias minutes galima išsaugoti būtiniausia informaciją ir taisyklingai išjungti kompiuterį. UPS yra akumuliatorius, iš kurio, dingus arba sumažėjus tinklo įtampai, per keitiklį, keičiantį akumuliatoriaus įtampą į 220V kintamąją įtampą, yra maitinamas personalinis kompiuteris. Apie tai, kad dingo tinklo įtampa, UPS praneša garso signalu.
Didėjant poreikiui ir būtinybei turėti kokybišką ir be sutrikimų dirbančia liniją, plačiai imta naudoti nepertraukiamus įtampos šaltinius arba trumpiau UPS. UPS imtas naudoti kaip vienintelė priemonė kompiuterio, kompiuterinio tinklo, telekomunikacijų ir kitų kompiuterinių įrenginių apsaugai nuo tinklo įtampos sutrikimų.
Šiuo metu egzistuoja trys pagrindiniai UPS tipai:
a) Stand by;
b) Line interactive;
c) On line;
Šie trys tipai yra naudojami pagal jiems nurodytą paskirti ir eksploatavimo sąlygas. Klausimas, kokį UPS pasirinkti, yra keliamas labai dažnai, įvertinama ir tai, kokios kokybės elektros energija yra tiekiama į jūsų elektros tinklą. Taip pat atsitinka ir elektros dingimų atveju, ir esant įtampos padidėjimui, impulsiniams ir radijo trukdžiams.
UPS tai įrenginys, kuris maitina kompiuterį ir kitus įrenginius dingus elektros energijai, taip pat apsaugo kompiuterį ir jo įrenginius nuo pilno kompiuterio ar dalinio sudegimo, kai elektros linijoje yra gedimas.
Stand-By UPS tipas
5. pav. Stand By UPS blokinė schema.
Šitame režime esant normaliai įėjimo įtampai apkrova yra maitinama per filtrą, kuris nufiltruoja visus tinklo trukdžius ir statiškai persijungia. Tuo pačiu metu per lygintuvą yra kraunama akumuliatoriaus baterija. Dingus įtampai ar jai padidėjus, sumažėjus, jungiklis automatiškai persijungia, ir apkrova pradeda maitintis iš akumuliatoriaus baterijos. Jungiklis yra elektroninis ir jo persijungimo trukmė yra >3ms. Įskaitant tai, kad beveik visų įrenginių maitinimo blokai yra impulsiniai, tai persijungimas įvyksta be elektros energijos nutraukimo.
Trūkumai:
v Norint sumažinti šito UPS kainą ne visuose šito tipo UPS modeliuose išėjimo įtampa sinusoidinė, kai jie dirba iš akumuliatoriaus baterijos.
v Nepilnai apsaugo nuo trikdžių elektros tinkluose.
Privalumai:
v Žema kaina.
Stand-By UPS keli modeliai, jų parametrai ir charakteristikosss:
Galingumai: 250 VA, 400 VA, 600 VA, 900 VA , 1250 VA.
Išvardintos UPS serijos gamybą APC firma nutraukė beveik prieš du metus. Vietoj šitos serijos buvo išleista kita daug modernesnė UPS serija 300Mi, 500Mi, 650Mi, 500AVR (paskutinis modelis be akumuliatoriaus baterijos turi ir stabilizatorių). Be to, žemiausia riba ne 196V, o 162V. Visi šie modeliai vienfaziai ir jų įėjimo įtampa 220-240 V 50/60 Hz (dažnis yra nustatomas automatiškai).
Kol UPS persijungia darbui iš akumuliatorių baterijos, įėjimo įtampa gali svyruoti: 196-280 V šiems UPS modeliams 250, 400, 600, o 162-264 V visiems kitiems modeliams. Kad žemiausia įtampos riba būtų 162 V, reikia perjungti bloko 4 jungiklį, kuris yra UPS galinėje dalyje.
Darbo laiko trukmė dirbant baterijos rėžime:
Persijungimo trukmė darbui iš akumuliatorių baterijos - 2 ms. (standartinis) ir 4 ms. (maksimalus).
Visi modeliai turi sekančius signalinius pranešimus (aliarmą): perkrova, darbas akumuliatoriaus režime, žema akumuliatoriaus baterijos įtampa.
Visi modeliai (išskyrus 250) turi komunikacinį prievadą su interfeisu RS-232 ir komplektuojasi Power Chute + (su CD). Programinė įranga leidžia stebėti UPS būklę, rašo ataskaitinį failą, išjunginėja sistemą, jeigu ilgam laikui dingsta elektros energija, užprogramuota pagal laiko parodymus išjungti kompiuterį.
Serija Back-UPS Pro
Modelių galia: 280 VA , 420 VA, 650VA, 1000VA, 1400 VA
Visi modeliai vienfaziai su išėjimo įtampa 230 V 50/60 Hz.
Įėjimo įtampos pokyčiai yra leistini iki -/+20 и 15% nuo nominalios (220 V) šiose ribose UPS dar veiks ne akumuliatoriaus baterijos režime.
Persijungimo laikas darbui nuo akumuliatoriaus baterijos 2-4 ms.
Darbo laikas akumuliatoriaus baterijos režime:
Line-Interactive UPS tipas [L.]
6. pav. Line-Interactive UPS blokinė schema
Duotoji schema skiriasi nuo Stand By, nes ji turi specialų transformatorių (padarytas pagal fero technologiją). Šitas transformatorius išlygina įtampos šuolius, UPS akumuliatoriaus bateriją naudoja rečiau, tuo pačiu metu prailgindamas akumuliatoriaus darbą. Žinoma, šie UPS yra aprūpinti žymiai modernesniais filtrais nuo įvairių impulsinių ir radijo trikdžių.
Šito UPS tipo transformatoriaus antrinė apvija turi keletą papildomų atšakų, ir kontrolerį, UPS jungiklį tarp šitų apvijų, tam tikslui, jei pasikeis įėjimo įtampa, kuri gali pakeisti išėjimo įtampą, kuri yra palaikoma tam tikrose ribose.
Trūkumai:
v Apsaugo ne nuo visų trikdžių.
Privalumai:
v Optimalus kainos ir kokybės santykis.
Dabar aptarsime kelis Line-Interactive UPS modelius jų parametrus ir charakteristikas:
Modelis
Smart-UPS
Galingumo modeliai: 420 VA, 650 VA, 1000 VA, 1400 VA, 2200 VA, 3000 VA, 5000 VA
Visi modeliai yra vienfaziai, 230 V 50/60 Hz.
Šitose ribose 176-282V UPS dirba neperėjęs į darbo režimą iš akumuliatoriaus baterijos.
Persijungimo laikas darbui iš akumuliatoriaus baterijos 2-4 ms
Darbo laiko trukmė dirbant iš akumuliatoriaus baterijos:
Modelis 2200-5000 susideda iš dviejų blokų (blokas su lygintuvu ir inverteriu, ir maitinimo bloko baterija).
Visi modeliai turi aliarmo sistemą: darbas iš baterijos, padidėjusi ir sumažėjusi įėjimo įtampa, baterijos gedimas.
Turi indikatorių, kuris rodo UPS
įsikrovimą ir baterijos įsikrovimo-išsikrovimo lygį.
Modelis Matrix-UPS
Galingumo modelis 3000 VA ir 5000 VA.
Šitose ribose 175-295 V UPS dirba neperėjęs į darbo režimą nuo akumuliatoriaus baterijos.
Persijungimo laikas darbui nuo akumuliatoriaus baterijos 0 ms.
Turi galimybe pasirinkti išėjimo įtampą 220, 225, 230, 240 V
Pagrindinis skirtumas nuo Smart yra modulinė konstrukcija ir turi savo displėjų kuriame yra rodoma visa informacija apie UPS (įėjimo ir išėjimo įtampa, aliarmas, srovės) taip pat turi automatinį Bypass.
Modelis
Pulsar ESV+
Modeliai: ESV5+ (480 VA), ESV8+ (780 VA), ESV11+ (1080 VA), ESV14+ (1400 VA), ESV22+ (2200 VA).
Visi modeliai vienfaziai, 230 V 50 Hz.
Persijungimo laikas darbui nuo akumuliatoriaus baterijos > 4 ms.
Darbo laiko trukmė dirbant akumuliatoriaus baterijos režime:
Visi modeliai turi "cold start" režimą, ir baterijos pakeitimą.
Informacija atsispindi displėjuje: darbas iš tinklo, darbas iš baterijos, UPS įkrovimas, baterijos įkrovimo lygis, UPS gedimas.
Turi komunikacinį prievadą su interfeisu RS-232.
On-Line UPS tipas [L.]
7. pav. On-Line UPS blokinė schema
Šito tipo UPS veikimo principas yra sekantis: išėjimo įtampa patenka į lygintuvą, iš jo nuolatinė įtampa patenka į inverterį (tuo pačiu metų pakraudinėja akumuliatoriaus bateriją) o inverteris suformuoja kintamą įtampą. Įtampos dingimo atveju ar jos padidėjimo ar sumažėjimo nustatytose ribose metu inverteris pradeda dirbti nuo akumuliatoriaus baterijos be jokio persijungimo. Esant perkrovoms UPS apkrova persijungia per Bypass (pav. Trumpas jungimas, UPS perkaitimas) be pertraukimų, bet tuo pačiu metu trikdžiai filtruojasi LC filtru, išskyrus kinietiškus UPS.
Trūkumai:
v Aukšta kaina.
Privalumai:
v Pilna apkrovos apsauga.
Centralizuotuose nepertraukiamos įtampos sistemose, kur yra neleidžiamas nė vienos darbo vietos išsijungimas, geriausia taikyti galingą UPS on line tipą su dvigubo keitimo schema. Ši dvigubo keitimo schema yra pati populiariausia ir plačiai taikoma gamintojų, kurie gamina tokio tipo UPS. Ši technologija leidžia vartotoją aprūpinti kokybiška elektros energija be trukdžių ir nutrūkimų, aukštadažnių trikdžių, išsijungimų ir kitų nesklandumų.
8. pav. Dvigubo keitimo schema
UPS on line tipo schema turi du keitiklius (8pav.). Pirmas keitiklis paverčia nestabilia įėjimo įtampą į nuolatinę, o antras perdirba nuolatinę, sutvarkytą ir išfiltruotą įtampą keičia į sinusoidę, kuri nepertraukiamai yra perduodama apkrovai ir nepriklauso nuo elektros tinklų maitinimo. Jeigu įėjimo įtampos parametrai pakinta leistinose ribose, tada įvyksta automatinis persijungimas ir maitinimas apkrovai yra paduodamas nuo akumuliatoriaus, šis persijungimas neturi jokios įtakos kompiuterių darbui, nes jis įvyksta labai greitai.
Galingos nepertraukiamos maitinimo šaltinių linijos dirba On line režime. Šis režimas garantuoja apsaugą nuo daugumos nesklandumų elektros tinkluose, leidžia filtruoti trukdžius, išėjime garantuoja švarią sinusinę įtampą. Dvigubo keitimo technologijoms privalomai:
a) Apsaugoma įranga yra jungiama į elektros tinklą su garantuotais aukštos kokybės parametrais nepriklausančiais nuo UPS darbo režimo ir nepriklauso nuo įėjimo įtampos elektros energijos rodiklių.
b) Apsauga nuo aukštadažnių trukdžių
c) Visiškai nepastebimai yra persijungiama iš normalaus režimo į ekonomišką režimą ir atgal.
Per didelę dvigubo keitimo technologijos istoriją buvo sukurti nepertraukiamo maitinimo šaltiniai, turintys padidintą patikimumą, kurie garantuoja aukštą išėjimo įtampos kokybę ir ilgaamžiškumą savo darbe. Per šitą laikotarpį jų išskiriama šiluma, dydis, masė sumažėjo kelis kartus.
Serija Pulsar EX
Modeliai: 700 VA, 1000 VA, 1500 VA, 2000 VA, 3000 VA, 4000 VA
Visi modeliai vienfaziai, 230 V 50 Гц.
Modelis 1000-4000 VA turi galimybe prijungti išorines baterijas, kad pratęsti UPS darbo laiką ekonominiame režime.
Automatinis Bypass opcijos pavidale (į standartinę komplektaciją neįeina ) tai atskira plokštė kuri įsistato į atskirą lizdą.
Papildomos opcijos rankinis Bypass, yra įjungiamas UPS išėjime ir leidžia perjunkti apkrovą į maitinimą iš tinklo (su pertrauktim) pvz. Jeigu UPS visiškai išsijungė ar sugedo.
UPS indikatoriuose rodoma informaciją: darbas iš tinklo, darbas iš baterijos, UPS įkrovimas, baterijos laipsnio įkrovimas, UPS gedimas, baterijos gedimas.
Komunikacijos prievadas su RS-232 interfeisu.
Taip pat turi "sausus" kontaktus.
Serija UPStation
Modeliai: 700 VA, 1000 VA, 1500 VA, 2000 VA, 3000 VA.
Visi modeliai vienfaziai, 208-240 V 50 Hz.
Darbinė įtampa 140-276 V (esant 70% apkrovai) be perėjimo į darbo režimą nuo baterijos.
Modelis 1000-3000 VA turi galimybę prijungti papildomą bateriją.
Turi rankinį ir automatinį BYPASS.
ПО SiteNet 1.2 su standartiniu funkcijų rinkiniu.
Komunikacinis prievadas RS-232 su interfeisu.
Kaip jau tapo aišku, kompiuteryje yra saugoma svarbi informacija ir norint ją išsaugoti reikia imtis papildomų saugumo priemonių. Vienas iš kompiuteriui kenkiančių faktorių yra staigūs įtampos šuoliai ar visiškas elektros dingimas. Todėl, kad taip neatsitiktų, kompiuteris yra jungiamas per nepertraukiamą srovės šaltinį UPS. Nei viena dabartinė rimta firma ar kompanija, kuriai svarbūs kompiuteryje saugomi duomenys, neapsieina be UPS. Visos kompanijos, kurios perka kompiuterius, visada pasirūpina ir jų apsauga nuo nepageidautinų srovės šuolių. Dabar tai tapo aktualu ne tik didelėms įmonėms, bet ir mažoms firmelėms, ir net paprastam namų kompiuterio vartotojui. Nes tokių netikėtų elektros dingimų padarinys gali būti ne tik duomenų praradimas, kuris gali būti namų sąlygoms ne toks jau ir skausmingas, kaip firmoms, bet ir kompiuterio gedimas, ar atskirų jo dalių perdegimas nuo staigaus srovės impulso. Todėl UPS įrenginys tikrai yra reikalingas ir naudingas, kol mūsų elektros tinklai nėra tokie patikimi ir juose yra daug šuolių ir netikėtų srovės dingimų.
Literatūra
1. B. Starkus Personalinis kompiuteris 2000 Kaunas 1999m.
2. П. Нортщн Дж. Гудмн Персональный компьютер Cанкт Петербург 1999m
3. www.ihbt.com
5. www.hp.com