лекция №5 (1088428), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Таблица 6.

Сравнение схем защиты ЭП

Расчет мощности UPS.

Мощность UPS - номинальная выходная мощность источника (мощность инвертора UPS). Указывается в [ВА]. Обычно выходная мощность UPS указывается в названии самого источника, или указывается через /, дефис.

Коэффициент мощности (P_f) - отношение средней мощности переменного тока к произведению действующих значений напряжения и тока (max=1). Характеризует не только выходные данные UPS, как источника электрической энергии для потребителя, но и сам UPS как нагрузку для трансформаторной подстанции, дизель-электростанции или другого источника электроэнергии.

Электрическая мощность - физическая величина, характеризующая скорость передачи или преобразования электрической энергии. В случае переменного тока является переменной мгновенной мощностью - произведением мгновенных значений напряжения (U) и тока (I).

Активная мощность (P) - среднее за период значение мгновенной мощности переменного тока. Зависит от действующих значений напряжения U и силы тока I и от косинуса j, где j - угол сдвига фаз между U и I. Единица измерения - ватт (Вт). В цепях однофазного синусоидального тока

Р = U I cosj.

Активная мощность характеризует скорость необратимого превращения электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.).

Реактивная мощность (Q) - величина, характеризующая нагрузки, создаваемые в электротехнических устройствах колебаниями энергии электромагнитного поля в цепи переменного тока. Характеризует скорость передачи энергии от источника тока к приёмнику и обратно. Она равна произведению действующих значений напряжения и тока , умноженному на синус угла сдвига фаз j между ними и измеряется в варах:

Q = U I sinj

Полная мощность (S) - величина, равная произведению действующих значений периодического электрического тока в цепи (I) и напряжения (U) на её зажимах для синусоидального тока (в комплексной форме) и связана с активной и реактивной э. м. соотношением:

S= P + Q

При индуктивной нагрузке Q > 0, а при ёмкостной Q < 0). Измеряется в [VA].

Р. м., потребляемая в электрических сетях, вызывает дополнительные активные потери (на покрытие которых расходуется энергия на электростанциях) и потери напряжения (ухудшающие условия регулирования напряжения). В некоторых электрических установках Р. м. может быть значительно больше активной мощности. Это приводит к появлению больших реактивных токов и вызывает перегрузку источников тока. Для устранения перегрузок и повышения мощности коэффициента электрических установок осуществляется компенсация реактивной мощности. Для этой цели вполне подходят источники бесперебойного питания с высоким коэффициентом входной мощности. Нагрузка UPS чаще всего носит комплексный характер и коэффициент мощности не превышает 0.8, а для компьютеров составляет около 0.7.

Использование систем сетевого управления электропитанием.

Наличие централизованного сетевого управления электропитанием существенно упрощает эксплуатацию КС и обеспечивает:

-наблюдение за функционированием UPS, ведение журналов мониторинга и событий;

-оповещение о событиях;

-сбор статистических данных и инструменты анализа статистики;

-управление параметрами и состоянием оборудования, автоматическое выполнение действий по расписанию.

Перспективное направление в развитии UPS, заключается в их интеграции в единую сетевую структуру с возможностью управления или мониторинга параметров системы электропитания из единого технического центра. В настоящее время наиболее востребован удаленный мониторинг через LAN/WEB по протоколам HTTP и SNMP. В централизованных системах бесперебойного питания применяются мощные UPS типа ON-LINE со схемой двойного преобразования. Если систему питания сделать модульной - модули UPS и модули батареи, то (подобно кластерной и RAID технологиям), обеспечив избыточность класса n+1 и даже выше за счет добавления того или иного модуля можно исключить риск сбоя системы. Модули каждого типа подключаются параллельно, распределяя между собой нагрузку. Если один модуль поврежден или удален, вся нагрузка равномерно распределяется между оставшимися. Конфигурацию можно менять, добавляя или удаляя модули. Этот метод лежит в основе современных UPS обеспечивающих высокий уровень масштабируемости, избыточности, управляемости и удобства эксплуатации.

2-й учебный вопрос Устройства бесперебойного электропитания - ? мин

Данные устройства являются ключевыми компонентами системы защиты КС от угроз по сети электропитания. Они представлены несколькими конструктивными решениями (в зависимости от принятой технологии защиты оборудования - "off-line", "on-line" или "line-interactive").

"Оff-line" оборудование.

В большинстве компьютеров в настоящее время используются источники питания коммутируемого типа, позволяющие выдержать короткие провалы основного питания за счет накопления относительного небольшого количества энергии во встроенных конденсаторах. Это означает, что допускается использование UPS типа "off-line", поскольку небольшое время задержки (порядка нескольких миллисекунд) при переходе питания от основной сети на батарею UPS не является жизненно важным фактором.
Используемые главным образом в маломощном конце спектра мощностей модели UPS типа "off-line" являются простейшими и экономичными. Они обеспечивают частично отфильтрованное сетевое питание нагрузки (это означает отсутствие действительного кондиционирования питания), при этом заряженная батарея остается в резерве. Если значение входного напряжения падает ниже определенного уровня, то встроенный в UPS переключатель соединяет батарею с инвертором, преобразующим ток батареи в переменный, которые подается на компьютер. Существует время переключения между основной сетью и батареей, которое может оказывать воздействие на чувствительную нагрузку, однако, большинство ПК способны выдержать задержку в 2-3 миллисекунды, которая необходима, чтобы выработать переменное напряжение (рис. 28). UPS типа "off-line" являются наилучшим решением для поддержки "некритичных" компьютеров и сетевого оборудования небольшой мощности.

Рис. 28. Блок-схема off-line UPS

"Оn-line" оборудование.

UPS, действующие по схеме "on-line", дают уверенность, что перерывов в снабжении электропитанием не будет, даже в случае его отсутствия в сети. Для этого используется технология двойного преобразования питания, которая позволяет непрерывно преобразовывать переменный ток основной сети в постоянный ток (который используется для заряда батареи), прежде, чем через инвертор преобразовывать его обратно в переменный ток для питания компьютера. Это гарантирует отсутствие времени переключения при проблемах в основной сети, а также обеспечивает компенсацию "просадок" (снижение напряжения на линии - проблема, с которой не могут справиться системы типа "off-line"). В большинстве случаев питание основной сети пропадает не сразу. По мере падения напряжения " просадка" компенсируется батареей UPS типа "on-line". Инвертор не обнаруживает различий даже в случае смешения напряжения батареи и постоянного тока, полученного от основной сети. Если полностью прекратилась подача питания от основной сети, вся нагрузка переключается на работу от батареи. Что касается компьютера, то для него не происходит никаких изменений в подаче напряжения и синусоидальный сигнал на выходе постоянно синхронизирован с основной сетью.
Еще одна задача, которая может стоять перед UPS - это взаимодействие с генератором при запуске. В период запуска и выхода на режим питание переменного тока от генераторной установки может изменяться в широких пределах по частоте и напряжению. Поскольку UPS технологии "on-line" всегда преобразуют переменный ток в постоянный прежде, чем выдать на выход преобразований " чистый" синусоидальный сигнал, существует возможность "корректировки" качества питания пред подачей его на защищаемый компьютер.
Преобразование переменного тока в постоянный позволяет защищать компьютер от практически любой помехи. Это могут быть и "всплески", вызванные грозами, выбросами от генераторов или искажения формы сигнала из-за воздействия включенного в основную сеть питания оборудования. Таким образом, для бесперебойной защиты "критичной " системы от любого рода проблем с электропитанием необходимо использовать UPS с технологией "on-line", соответствующий конфигурации и размерам компьютерной системы (рис. 29).

Рис. 29. Блок-схема on-line UPS

"Line interactive" UPS.

Линейно-интерактивые UPS можно назвать неким гибридом технологий "off-line" и "on-line", которые обеспечивают защиту по питанию плюс так называемое "кондиционирование" питания, подавляющее всплески напряжения и решающее проблему искажения формы сигнала.
При нормальной работе основной сети заряд батареи осуществляется от внутреннего зарядного устройства. При попадании входного напряжения статический переключатель замыкает цепь питания от батареи через инвертор на выход UPS. Внутренний стабилизатор постоянно отслеживает изменение входного напряжения, осуществляет дополнительную фильтрацию и позволяет избежать переключений при "просадках" и "всплесках" напряжения. Это делает линейный интерактивный UPS лучшим решением по сравнению с моделями типа "off-line" , а также более экономичными по сравнению с моделями "on-line", когда "кондиционирование" питания не является существенным (рис. 30).

Рис. 30. Блок-схема line-interactive UPS

Управление UPS

Для эффективного управления работой функционального оборудования и его интеграции в компьютерную систему не только по контуру электропитания, но и по контуру управления создают специальные подсистемы, в которые входит специальное ПО, сетевое и специализированное оборудование. Существуют различные варианты размещения ПО управления (в UPS, отдельном специализированном устройстве управления, на компьютере), а также различные варианты соединения устройств подсистемы управления.

При коммуникации UPS "один на один" с компьютером, используя связи по RS -232, специальное ПО управления в случае сбоя выключит компьютер.

При шлейфовом объединении нескольких специализированных устройств управления гарантируется безопасное отключение систем без использования дополнительных UPS. ПО управления (на компьютере) обеспечивает сбор статистики и управлением функциональным оборудованием защиты электропитания, гармонизированное с работой самой компьютерной системы.

В сетевом исполнении со встроенным сетевым адаптером UPS становятся полноправными участниками сети.

Все функции ПО в подсистеме управления можно разбить на 3 группы:

Характеристики

Список файлов лекций