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.
|