Работа 2. Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.

• Название: Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.
• Анкор: Работа 2
• Дата: 01.03.2023
• Размер: 7.06 Mb.
• Имя файла: otchet.docx
• Тип: Документы; #963203
• страница: 21 из 75

И еще немного

Фактор страха

Коэффициент мощности (в англоязычной документации — power factor) отражает соотношение между максимумами тока и напряжения (то есть разность фаз между ними) в сети переменного тока. Мощность представляет собой произведение тока на напряжение. Если их фазы совпадают (как при работе на обычную активную нагрузку — например, лампочку накаливания), то коэффициент мощности равен 1. Если же нагрузка носит реактивный характер, то есть обладает собственной индуктивностью или емкостью (именно такую нагрузку для сети представляет импульсный блок питания), то фазы тока и напряжения начинают «разъезжаться» и коэффициент мощности становится меньше единицы. В этом случае полезная мощность в нагрузке (в ваттах, Вт) оказывается меньше, чем произведение тока на напряжение (в вольт-амперах, ВА). Отметим, что коэффициент мощности — это не мера эффективности работы, как КПД, — разница между вольт-амперами и ваттами никуда не девается в физическом смысле, она всего лишь приводит к таким неприятным последствиям, как увеличение потерь в проводах, и — при больших мощностях — к некоторым другим, связанным с разбалансировкой фаз в питающей сети.

Для борьбы с реактивной мощностью используют две разные схемы коррекции коэффициента мощности (PFC) — пассивную (P-PFC) и активную (A-PFC). В первом случае это просто включенная в схему катушка индуктивности или дроссель, сглаживающий импульсные колебания, а во втором — специальная линейная схема, согласующая индуктивные и резистивные нагрузки.

Эффективность пассивной схемы невелика: если без нее коэффициент мощности составляет 0,60–0,65 (то есть блок питания попусту «прогоняет» через себя больше трети полученной мощности и возвращает ее в сеть), то с нею вырастает всего лишь до 0,70–0,75. Активная схема гораздо эффективнее: с нею бесполезная нагрузка на сеть почти полностью отсутствует, а коэффициент мощности равен 0,95–0,99!

Несмотря на рекламные заявления, значение коэффициента мощности никак не сказывается на работе компьютера, и применение блоков питания без схем коррекции лишь создает дополнительную нагрузку на квартирную электропроводку. На самом же деле схемы коррекции коэффициента мощности имеет смысл использовать в дата-центрах или крупных офисах с большим количеством компьютеров и ИБП.

У некоторых схем активной коррекции предыдущего поколения был существенный недостаток, препятствующий их использованию с источниками бесперебойного питания (ИБП): в случае критического снижения напряжения и перехода ИБП на питание от батареи схема A-PFC резко повышала энергопотребление, в результате чего в ИБП срабатывала защита от перегрузки, и компьютер моментально выключался. Впрочем, у современных блоков питания такой проблемы, насколько мне известно, уже нет. (Увы, ее проявления еще встречаются. Например, в очень популярных блоках питания Delta и их аналогах, продаваемых под другими брэндами.)

ATX12V 2.2

Стандарт ATX12V последней версии 2.2 был принят в 2005 году. Именно тогда произошел переход на 12-вольтовое питание стабилизатора процессора, в результате чего 5-вольтовая шина утратила былое значение. В целях безопасности в стандарте было предусмотрено ограничение по силе тока (не более 18 А) на каждую линию шину +12 В.

Документ установил минимальную энергоэффективность (КПД) для блока питания — 70% при полной, 72% при нормальной (около 50%) и 65% при легкой (около 20%) нагрузке. Рекомендуемый КПД — 77% при полной, 80% при нормальной и 75% при легкой нагрузке.

Вместо основного разъема питания 2х10 появился новый разъем 2х12, в котором реализованы линии питания для шины PCI Express (до 75 Вт). Поскольку в разъеме появились дополнительные контакты +12 В, +5 В и +3,3 В, отпала необходимость в разъеме Aux Power, и от него отказались.

Источники бесперебойного питания

Источник бесперебойного питания (ИБП или UPS — UninterruptablePowerSupply) — необязательный, но крайне желательный аксессуар любого настольного ПК. И дело даже не в том, что вы можете потерять трехчасовую работу из-за того, что мигнул свет.

Некоторые «знатоки» могут посоветовать вам приобрести обычный удлинитель со встроенным сетевым фильтром, однако назначение его встроенных фильтров — защитить сеть от компьютерных помех, а не компьютер — от сетевых. Защитить же от опасных бросков и провалов напряжения такие устройства не способны в принципе. Другое дело — трансформаторные стабилизаторы, распространенные в СССР лет 20–30 назад; в современном исполнении они имеются в продаже и сейчас, но также неспособны защитить от этой напасти, да и не настолько они дешевле простенького ИБП, чтобы имело смысл всерьез рассматривать такой вариант.

Несмотря на полдюжины производителей и десятки моделей, доступных в России, ИБП существует всего три разновидности.

Первые и самые дешевые — пассивные резервного типа (offline). Цена младших моделей сейчас упала ниже тысячи рублей. Обычно они представляют собой простую схему изаккумуляторной батареи, инвертора и контроллера — никаких фильтров или систем автоматической регулировки напряжения (AVR) они не содержат и попыток привести форму выходного сигнала к синусоиде тоже не предпринимают. Когда в питающей электросети есть напряжение, оно практически в неизменном виде проходит через ИБП и попадает к нагрузке (в частности — блоку питания компьютера), одновременно заряжая аккумуляторы. При сильном отклонении параметров входного напряжения от нормы (или когда оно вовсе пропадает) происходит переключение на питание от батарей. На это требуется 4–6 мс, и загвоздка в том, что по мере эксплуатации бесперебойника этот интервал может возрасти. В конце концов, однажды ИБП не успеет запитать нагрузку от батарей, и она выключится. Кроме того, не существует простого способа определить, когда аккумуляторы начинают «дохнуть», ведь в нормальном режиме они задействованы только на зарядку. Конечно, во многих «продвинутых» конструкциях емкость контролируется, только для получения внятных предупреждений надо отдельно подключать их к ПК (да еще и часто через СОМ-порт), а кто этим будет заниматься и кому это надо, когда все и так работает?

В противоположность резервным бесперебойники выполненные по технологии двойного преобразования (online) всегда питают нагрузку от батарей, одновременно подзаряжая их при наличии напряжения в сети. Устройства с двойным преобразованием работают по принципу преобразования переменного тока в постоянный (функция выпрямителя) с последующим повторным преобразованием постоянного тока в переменный (функция инвертора). Итогом этих преобразований становится чистая непрерывная синусоидальная форма выходного напряжения (в отличие от других типов ИБП, формирующих ступенчатый сигнал). Данное решение максимально защищает конечное оборудование практически от любых неполадок и сбоев в сети электропитания, таких как полное пропадание напряжения (авария в сети), долговременные и кратковременные снижения и всплески напряжения, высокочастотные и импульсные помехи, высокочастотный шум, а также отклонение частоты за пределы допустимых значений. В ИБП с двойным преобразованием аккумуляторная батарея всегда находится в буферном режиме, обеспечивая нулевое время переключения в автономный режим работы ИБП без разрыва синусоиды. Обычно это самые надежные (и самые дорогие) ИБП, которые вряд ли актуальны домашнему пользователю. Они создаются для защиты точных измерительных приборов, средств связи, профессиональной аудио/видеоаппаратуры и медицинского оборудования. Домой его покупать стоит только в случае электромагнитной несовместимости (например, с ТВ-тюнером) более простых ИБП, фильтры которых неспособны в достаточной мере ослабить НЧ-помехи.

Эффективность ИБП в первую очередь характеризуется величиной его КПД. Этот параметр у online ИБП ниже, чем у offline и линейно-интерактивных разработок — из-за потерь при двукратном преобразовании. Помимо меньшего КПД, среди недостатков можно выделить большие массогабаритные показатели и относительно высокую стоимость, но подобные недостатки нивелируются весьма существенным повышением уровня надежности, коэффициента готовности и ремонтопригодности оборудования.

Золотая середина — линейно-интерактивные (lineinteractive). В них батареи постоянно задействованы примерно на треть, за счет чего время переключения сокращается до 2–4 мс. Менее чем за сто долларов можно приобрести модель с AVR, фильтрами помех, отдельной защитой телефонной линии и приемлемым временем автономной работы. Собственно, последняя характеристика больше всего интересует конечного пользователя. Давайте разберемся, от чего она зависит и как считается.

В техническом паспорте указывается время, в течение которого ИБП сможет питать нагрузку при обесточивании электросети. При этом для расчета потребляемая мощность нагрузки берется разная (или вовсе не указывается численно). То, что производитель понимает под «офисным компьютером с 15-дюймовым ЖК-монитором», обычно трактуют как 100-ваттную нагрузку, однако это не эталон. Попытаться рассчитать время резервного питания своего компьютера (или любого другого устройства) можно и самостоятельно следующим образом.

Параметры батареи берем из техпаспорта (к примеру, 7,2 А·ч, 12 В). Теперь считаем максимальное значение нагрузки. Системный блок варьирует потребляемую мощность в зависимости от начинки и текущей задачи. Загрузка процессора, 2D/3D-режим видеокарт(ы), обращение к дисковым устройствам, оперативная память, плюс система охлаждения и разная мелочь. В сумме может получиться от 50 до 900 Вт. Первая величина характерна для максимально аскетичных медиа-центров и barebone-систем, а вторая — для экстремальных игровых конфигураций [Только три видеокарты на чипе GeForce GTX 280 (в режиме Tri-SLI) затребуют примерно 730 Вт]. Добавим потребляемую мощность монитора и получим итоговое значение для ПК. В среднем 265 Вт.

Теперь посчитаем, какой разрядный ток при этом должны выдать батареи. Мощность нагрузки разделим на напряжение батареи: 265 Вт / 12 В ≈ 22 A. Иными словами, ток разряда втрое с хвостиком выше значения С — емкости батареи. Следовательно, такую нагрузку она сможет обеспечить не дольше 1/3 часа — или 20 минут [Иначе: 60 мин. * 7,2 А·ч / 22 А·ч ≈ 20 минут]. Это без учета всевозможных потерь, реальные значения будут меньше.

По-хорошему, надо учесть КПД инвертора [Чем меньше мощность нагрузки по сравнению с максимально допустимой для данного инвертора, тем ниже его КПД. Среднепотолочная цифра ≈ 0,8] и блока питания [Не путать с коэффициентом мощности! КПД лучших блоков питания в диапазоне типичных нагрузок держится на уровне 0,8, тогда как коэффициент мощности может быть и 0,99], а также то, что колебания потребляемой мощности (нелинейность нагрузки) ускоряют разряд. Еще следует помнить, что батарея предохраняется электроникой ИБП как от избыточной зарядки, так и от глубокого разряда. Она служит резервным источником питания в диапазоне от неполных 100% до 5–10% своей паспортной емкости. Порог глубины разряда определяется контроллером ИБП по напряжению на клеммах батареи и в некоторых моделях может устанавливаться пользователем [К примеру, свежая полностью заряженная 12-вольтовая батарея под нагрузкой выдает до 12,9 В, а порог отключения изначально устанавливается в районе 10,5 В]. Введя поправочные коэффициенты, из гипотетических 20 минут получим более реальные 12–13 — и это в самой благоприятной ситуации. Низкая температура тоже способна снизить время резервного питания… вплоть до его полного отсутствия. Так, зимой в одном ИТ-отделе было –2 °С. Отважные сотрудники работали в верхней одежде, а ИБП соглашались стартовать лишь при поддержке тепловентилятора.

У компьютерного блока питания без схемы активной коррекции коэффициента мощности (A-PFC) мгновенная потребляемая мощность выше за счет реактивной составляющей. То есть для питания таких дешевых блоков требуются ИБП с более мощным (примерно на 30%) инвертором.

Некоторые блоки питания рассчитаны на работу в диапазоне напряжений от 90 до 265 В (чтоб не было проблем с ручным переключением между европейскими 220 В и американскими 110 В). Из-за особенностей реализации A-PFC их не помешает проверить на совместимость с выбранным ИБП. Случается, что ИБП резервного или линейно-интерактивного типа при переключении на батареи выключается с сообщением о перегрузке. Для ИБП онлайнового типа, где переключения на батареи не происходит, вопрос совместимости с компьютерным блоком питания не стоит.

По мере использования аккумулятор, разумеется, теряет емкость, и заявленные 7,2 А·ч могут запросто ополовиниться года через два-три. Даже если батарея просто лежит вне ИБП, она все равно стареет (пусть и не так быстро, как при работе). Поэтому для замены желательно приобретать свежие элементы питания — не старее полугода от даты изготовления.

Аккумуляторов практически во всех ИБП два: каждый по 12 В, итого 24 В. Они продаются во всяких «Чипах-Дипах» и на радиорынках, главное подобрать так, чтобы он встал на место старого, все они, как уже говорилось, свинцово-кислотные, достигли мыслимой степени совершенства, и потому внутри идентичны. Заменять лучше оба (хотя обычно выходит из строя только один) — иначе велика вероятность, что через полгода-год придется заменять и второй. Стоят они приблизительно по $10–15 (для самых мощных «бытовых» ИБП — $25–30), потому замена вам обойдется много дешевле нового, даже самого простенького ИБП, а сама операция ремонта настолько проста, что справиться с ней может любой, кому хоть раз в жизни приходилось держать в руках отвертку.

Сегодня многие ИБП с двумя и более батареями поддерживают горячую замену, благодаря которой не придется разбирать корпус. Само по себе количество аккумуляторов еще ничего не гарантирует, — об этой пользовательской функции должно быть прямо заявлено в документации. Продвинутые ИБП сообщают о необходимости замены элементов питания, а при отсутствии такой функции можно ориентироваться на время работы от батарей или хотя бы на срок эксплуатации (два-три года).

Если ИБП не допускает горячей замены, то операция осложнится только выкручиванием винтов, соединяющих половинки корпуса. Сменить батареи не составит труда даже в домашних условиях (при наличии минимальной квалификации и соблюдении элементарных правил безопасности). Лучше всего найти точно такую же оригинальную батарею. Если же это невозможно, то, выбирая батарею, следует помнить, что отличаются они не только емкостью (от 2,2 до 40 А·ч) и рабочим напряжением, но и током заряда, поэтому внимательно читайте полные характеристики батареи. Как величина зарядного тока, так и схемы зарядки могут различаться даже среди моделей ИБП одного производителя.

Другой подводный камень: контроллеры некоторых ИБП (в основном APC) запоминают характеристики батареи и требуют выполнить калибровку при ее замене. Последняя выполняется программно с помощью софта для сервис-центров, который можно раздобыть и в Сети.

Выбирая ИБП, «переплатить» за емкость батарей и мощность инвертора вы вряд ли сумеете. Напрасно отдать деньги сверх требуемого можно лишь за брэнд или онлайновый тип. Покупку же ИБП следует рассматривать не как трату денег, а как инвестицию в сохранность вашего оборудования, данных и нервных клеток.