Работа 2. Интерфейс в широком смысле формально определенная логическая и физическая границы между взаимодействующими независимыми объектами.
 Скачать 7.06 Mb.
|
О свинцовой тяжестиОдним из основных элементов ИБП является аккумуляторная батарея. Как правило, в бесперебойниках используются старые добрые свинцово-кислотные аккумуляторы, известные любому водителю. Изобретено это незаменимое устройство еще в 1859 году французом Гастоном Планте (Gaston Plantе). Свинцово-кислотные аккумуляторы были вообще первыми электрическими аккумуляторами, поступившими в свободную продажу. Принцип их работы основан на химических реакциях свинца и диоксида свинца в растворе серной кислоты. Когда батарея разряжается, диоксид свинца восстанавливается на катоде, в то же время на аноде свинец, наоборот, окисляется. Заряд приводит к обратным процессам, сопровождающимся электролизом воды. Однако неверно говорить, что с момента появления батареи этого типа не менялись. В XIX веке их изобретатель предложил конструкцию на основе двух свинцовых пластин, свернутых в спираль вокруг деревянного цилиндра. В качестве изоляции использовалась ткань. Конструкция погружалась в емкость с водным раствором кислоты и проводами соединялась с электрической батареей — так происходила зарядка аккумулятора. После нескольких часов зарядки аккумулятор французского физика обеспечивал постоянный ток. Емкость аккумулятора была небольшой, но Планте нашел способ улучшить конструкцию, сделав свинцовые пластины пористыми и тем самым увеличив площадь их поверхности. Чтобы уменьшить интенсивность электролиза воды и повысить прочность конструкции, сейчас в свинцово-кислотных аккумуляторах чистый свинец не используется — в него добавляют сурьму или кальций, при этом катод и анод чаще всего представляют собой решетку. Все эти ухищрения, впрочем, не делают батарею легче. В последние годы появились модели, в которых свинец электродов заменяют на вспененный карбон, покрытый пленкой из свинца. Площадь электродов становится больше, сам аккумулятор меньше и намного легче. Такие аккумуляторы, например, анонсировала компания Firefly Energy. Ватты, миллиампер-часы и прочие джоули в секундуОпыт показывает, что в единицах энергии путаются даже опытные железячники. Потому стоит сказать несколько слов в порядке ликбеза. Для начала нужно твердо вызубрить, что мощность есть количество энергии в единицу времени. Если энергию измерять в джоулях (Дж), то мощность получится в джоулях в секунду (Дж/с), каковая величина получила отдельное название ватт (Вт или W [По фамилии изобретателя паровой машины Уатта. В русском языке «W» в начале фамилии может передаваться и как «У», и как «В»: доктор Ватсон, но первооткрыватель ДНК Уотсон (и тот и другой — Watson)]). Разницу между энергией и мощностью легко проиллюстрировать на примере фотовспышки, которая развивает мощность до нескольких киловатт, но всего на 1/1000 долю секунды. Итого, энергия затрачивается при этом мизерная, эквивалентная той, что выделяется при горении всего лишь одного (не поверите!) миллиграмма бензина. Блоки питания и т.п.Уяснив, таким образом, понятие мощности, можно перейти к основным способам измерения электрических параметров источников питания. Так, надпись на компьютерном блоке «350 W» означает его мощность, то есть что он может питать нагрузку такой (или меньшей) мощности. Здесь все просто и очевидно. Куда сложнее обстоит дело с автономными (читай — электрохимическими) источниками. Для них важна не столько мощность, сколько общее количество запасенной энергии, которое определяет продолжительность работы девайса. Эту энергию можно расходовать по крупицам (в наручных часах с ЖК-дисплеем) или расточительно (на цветной TFT-экран какого-нибудь смартфона), но меняется только время работы, а количество израсходованной энергии остается постоянным. Считать энергию можно, разумеется, в официальных джоулях, но на практике это неудобно. Удобно считать, например, в ватт-часах — подчеркиваю, что это не ватты в час, то есть не дробь, а именно ватт-часы, то есть произведение энергии на время. Это следует из определения мощности — если ее умножить на единицу времени, то получим опять энергию. Емкость в 50 Втч означает, что нагрузка в 50 Вт будет работать ровно 1 час, или нагрузка в 10 Вт будет работать 5 часов. В ватт-часах принято считать емкость, например, аккумуляторов для ноутбуков. Кстати, и в быту электроэнергию измеряют в тех же величинах — вы платите за израсходованные киловатт-часы. Мы знаем, что ватты (Вт) — это то же самое, что произведение ампер на вольты (ВА). Между тем некоторые производители пишут на ИБП или компьютерном блоке питания VА, вместо привычного W. В чем разница, и какая запись более правильная? Дело в том, что упомянутое произведение в точности эквивалентно электрической мощности только в цепях постоянного тока. Когда же речь идет о питании от бытовой сети, вмешивается фактор наличия так называемой реактивности. Проще всего этот эффект проиллюстрировать на примере включения в сеть переменного тока «голого» конденсатора. Переменный ток, в отличие от постоянного (для которого конденсатор — просто разрыв в цепи) потечет через такой конденсатор, не расходуя при этом никакой энергии. Поэтому произведение ВА может иметь весьма заметную величину, зависящую от емкости конденсатора и частоты переменного тока, а ватт при этом не потребляется совсем. Поэтому на практике для всех потребителей в сети переменного тока полезная мощность в нагрузке отличается от величины произведения потребляемого тока на напряжение — первая всегда меньше. Исключением являются лишь активные нагрузки, вроде лампочки накаливания, источники же питания компьютерных устройств к таковым не относятся. Отношение ватт к вольт-амперам при номинальной нагрузке еще называют коэффициентом мощности, который всегда меньше 1. Следует подчеркнуть, что коэффициент мощности — это не КПД, как можно себе вообразить. Разница между ВА и ваттами никуда не теряется в физическом смысле, она лишь приводит к таким неприятным последствиям, как увеличение потерь в проводах (и некоторым другим). Что же касается надписей на корпусе, то VA — это лишь некоторое лукавство со стороны производителей. Встречается, правда, и прямой обман — часто пишут W, подразумевая VA. Последнее, как вы уже поняли, относится к потребляемому от сети току, а не к отдаваемому в нагрузку. Для компьютерного оборудования коэффициент мощности принимается в пределах 0,7–0,8, то есть истинная мощность блока питания, на котором написано 300 VA, равна приблизительно 210–240 Вт. Это и следует учитывать при расчетах. А вот для ИБП наоборот — VA относится к выходной мощности, то есть, чтобы правильно подобрать ИБП, надо мощность системного блока и прочего оборудования в ваттах умножить на 1,2–1,3. Например, для системного блока, потребляющего 220 Вт, мощность ИБП должна быть не менее 300 ВА. |