На сегодняшний день на рынке существует множество различных фильтров, стабилизаторов, источников бесперебойного питания и прочих устройств, которые созданы для защиты основного оборудования. В этой статье мы подробно опишем все виды проблем с электросетью и предложим варианты защиты от них.
Большинство сбоев сетевого напряжения можно классифицировать следующим образом:
Высокочастотные помехи, их еще называют радио помехами, появляются в сети в результате работы самих же потребителей. Это могут быть мощные бытовые инструменты, например электродрели, а так же различные импульсные устройства. Частота подобного сигнала может варьироваться от единиц килогерц до нескольких десятков мегагерц. Этот тип помехи может быть признан одной из самых безопасных, поскольку лишь в редких случаях причиняет значительный вред. В основном это связано с работой аудио- и видеоаппаратуры, где может возникнуть посторонний фон и возрасти искажения. При достаточно сильной амплитуде помех некоторая плохо защищенная техника может начать работать со сбоями, однако выход из строя маловероятен. Защита в этом случае состоит в использовании простого сетевого фильтра.
Импульсные помехи
Импульсные помехи являются гораздо более опасными. Они представляют собой короткие всплески напряжения, которые вклиниваются в нормальную синусоиду. Продолжительность их действия небольшая и составляет несколько миллисекунд, но амплитуда напряжения может достигать десятков киловольт. Причиной могут явиться природные катаклизмы (гроза, например) или техногенные факторы (всплески при коммутации мощных индуктивных нагрузок на подстанциях). Сильный импульс с большой вероятностью может привести к выходу из строя любой современной техники. Однако и от них уже давно найдены действенные меры защиты, это реализовано в бытовых фильтрах удлинителях.
Кратковременные провалы и всплески напряжения могут быть вызваны множеством причин, и считаются нормальным явлением для любой сети, если, конечно, время их действия и изменение амплитуды не противоречит ГОСТу. Провалы встречаются более часто, поскольку они вызываются включением мощных потребителей. Если такие проблемы долговременны или присутствуют постоянно, то это не очень хорошо влияет на работу оборудования. Максимальное долговременное отклонение от стандарта не должно превышать ±10%, т.е. напряжение может колебаться от 207 до 253, и приборы рассчитаны на это. Однако иногда допустимые 10% не выполняются, и если при отклонении в минус блок питания просто выключит аппаратуру, то при отклонении в плюс может произойти что-то менее приятное. Понятно, что в таких ситуациях необходимо использовать какие-то регуляторы напряжения. Устройства, используемые для этих целей, называются "автоматический регулятор напряжения", или AVR как аббревиатура от английского названия.
Отсутствие напряжения может быть вызвано аварией или отключением по каким-то причинам. Эта ситуация неприятная, т.к. отсутствие амплитуды или ее падение до предельно низкого значения ведет к незамедлительному выключению техники, при этом компьютер не сохранит данные, а высокотехнологичное оборудование не завершит процесс нужным образом. В этом случае спасет только автономное электроснабжение, которое обеспечивается источниками бесперебойного питания.
Искажение формы
И самый редкий случай – сильное искажение формы сигнала или частоты. Это возможно только из-за проблем организации, осуществляющей энергоснабжение. Современные блоки питания к этому не сильно требовательны, однако, если искажения слишком сильны, то опять же приходится прибегать к помощи источников бесперебойного питания.
Нетрудно догадаться, что все электрические приборы функционируют с использованием типовых свойств некоторых радиоэлементов и простейших схем. Анализ защитного оборудования наиболее целесообразно начать с рассмотрения фильтров-удлинителей. Чем же они отличаются от обычных удлинителей? По своей природе эти устройства могут защитить оборудование от импульсных и высокочастотных помех и перенапряжения. В основе импульсной защиты находится использование варисторов.
Варисторы
Варистор характеризуется нелинейной зависимостью тока от приложенного напряжения. То есть, пока напряжение не превышает некого допуска, через варистор проходит низкий ток. Как только амплитуда превышает этот установленный порог, через варистор начинает протекать огромный ток. Перед варистором находится предохранитель, который почти во всех современных конструкциях является автоматическим и многоразовым, и, как только ток превосходит номинальное значение (обычно это 10А), предохранитель размыкает цепь и отключает оборудование от сети. Такая защита действенна, но имеет несколько минусов. Во-первых, техника просто жестко выключается во время работы. Во-вторых, при сильном импульсе варисторы могут сгореть, оборудование не повредится, но фильтр со сгоревшими элементами уже не обеспечит защиты.
Самый простой фильтр-удлинитель использует как минимум одни варистор и предохранитель, модели получше оборудованы как минимум тремя варисторами, которые включены треугольником между основными линиями (фаза, ноль и земля). Отсеивание высокочастотных помех происходит с помощью индуктивно-емкостных (LC) фильтров. Они работают по режекторному принципу и обладают разным сопротивлением для сигналов с различной частотой. Для сетевых 50 Гц они не являются преградой, а уже для 1000 Гц или для 10000Гц служат заслоном на пути к питаемому оборудованию. Как правило, производители указывают ослабление сигнала в полосе частот, чем оно больше, тем лучше.
LC-фильтр
В более сложных ситуациях, когда периодически напряжение в сети не стабильно, следует использовать автоматические регуляторы напряжения. Это несложное устройство имеет автотрансформатор, релейный узел и блок измерения входного напряжения. Простая электронная схема постоянно контролирует амплитуду в розетке, и как только напряжение превышает определенный допуск, реле включает повышающую или понижающую обмотку трансформатора. В среднем подобные устройства могут держать на выходе 230±10% В, когда амплитуда на входе скачет от 160 до 300 В. Основные параметры здесь это время замера и переключения и мощность.
Источники бесперебойного питания
Источники бесперебойного питания это самый надежный вид защиты, т.к. они обеспечивают полную безопасность оборудования, и имеют в своем составе все необходимые фильтры и регулятор напряжения. На сегодня ИБП можно разделить на два основных класса: линейно-интерактивные и on-line.
Линейно-интерактивные источники используются для бытовых целей, где защита необходима, но к ней не предъявляются очень строгие требования. Функционирование источников первого типа состоит в том, что при наличии сетевого напряжения нагрузка питается от розетки через фильтр, но как только амплитуда сигнала превышает рамки допустимого, нагрузка тут же отключается от сети и начинает питаться от встроенного инвертора, который генерирует 230 В, потребляя энергию накопленную в аккумуляторных батареях.
Линейно-интерактивные источники довольно популярны, из-за их дешевизны и надежности, но даже они могут не сработать в некоторых сложных ситуациях. Когда это недопустимо, используют on-line ИБП или, по-другому, ИБП двойного преобразования. Напряжение сети понижается и постоянно используется для зарядки батарей, батареи же питают инвертор, к которому и подключена нагрузка. Таким образом, мы изолируем технику от сети, а даже при в самых непредвиденных ситуациях она останется невредима. Оn-line ИБП стоят значительно дороже линейно-интерактивных, поэтому использовать их имеет смысл только при реальной необходимости. Выбирая подобное устройство, вы столкнетесь с большим количеством технических характеристик, из них обратить внимание стоит на основные: время переключения, мощность, наличие AVR, параметры фильтра и время автономной работы. И напоследок о мощности. Производители всегда указывают ее в вольт-амперах (ВА), поэтому чтобы перевести ВА в Вт, их надо умножить на коэффициент 0.6…07, и добавить 25% запаса. Например, если ваш компьютер потребляет 300 Вт, то вам нужен (300/0.6)1.25=625 ВА источник бесперебойного питания.
|
