Какие проблемы бывают в мире электроприборов?

В походах и экспедициях или проживая в труднодоступных поселениях, в которые не подведены линии электропередач, люди по-разному относятся к отсутствию или отключению электричества. В походе/поездке нам хватает аккумуляторных фонарей и переносных радиоприемников или даже вовсе света и тепла от костра (да и комаров дым отгоняет).

А вот в больших городах у нас в квартирах и на работе, как правило, в сеть включено множество электроприборов, для которых сбой питания часто бывает вреден. Такое, пусть и редко, но случается. И запоминаются такие отключения надолго, ведь при этом устройства, установленные в режим ожидания, могут оказаться поврежденными: у телевизора стираются все настройки; стационарный компьютер, подключенный к сети, в лучшем случае просто отрубится, потеряв все изменения, но может и получить повреждения — возможно, на нем придется перенастраивать или переустанавливать операционную систему. В общем, это большие риски для владельца аппаратуры.

Рачительные хозяева, стараясь избежать потерь от перепадов напряжения, покупают для своих электронных устройств сетевые фильтры, стабилизаторы и источники бесперебойного питания (ИБП). Чаще разговорным термином все же является УПС — от UPS (Uninterruptible Power Supply).

Сетевые фильтры защищают прибор от перегрузки, короткого замыкания, а еще они фильтруют высокочастотные помехи в сети.

Стабилизаторы устраняют перенапряжение, высокочастотные импульсы, фильтруют высокочастотные помехи и нормализует напряжение, если оно отклоняется от нормы.

Источники бесперебойного питания обеспечивают все то, что делают сетевые фильтры и стабилизаторы. Но кроме того они и при внезапном выключении питания дают возможность питаемому прибору еще некоторое время функционировать — чтобы его можно было спокойно выключить, к примеру.

ИБП бывают статическими (на аккумуляторах) и динамическими (в состав которых, кроме аккумуляторов, входят еще и дизель-генераторы). В настоящее время около 95% используемых ИБП — статические, хотя среди устройств мощностью больше 500 КВт — поровну статических и динамических.

Предшественники ИБП появились еще в 1930-е годы, однако для их работы были нужны умформеры и ртутные выпрямители, которые нуждались в постоянном обслуживании.

Общая схема работы ИБП:

Первые ИБП появились в начале 1960-х, когда были созданы первые инверторы на полупроводниках. К тому же именно в эти годы началось распространение компьютеров, которые были очень уязвимы к сбоям по питанию.

• Какова общая схема ИБП? При наличии нормального напряжения в сети выпрямитель заряжает аккумуляторную батарею, при отсутствии в сети напряжения происходит переключение, батарея через инверторы дает питание подключенным приборам.

Увы, аккумуляторы весьма тяжелы и недешевы, потому для персоналок на рабочем столе берут недорогие ИБП, чьи аккумуляторы способны питать прибор всего несколько минут, давая хозяину ПК достаточно времени, чтобы спокойно отключить его.

А вот, скажем, на современных цифровых АТС система бесперебойного питания намного более сложная. При отключении питания встроенные в стативы конденсаторные модули дают блокам АТС питание на ту пару секунд, за которые включается питание от аккумуляторов.

В разных комплектациях оборудования станций, в зависимости от желания заказчика, аккумуляторов должно хватить на срок от нескольких часов до нескольких суток. При этом сразу же после выключения электроэнергии в подвале коммутационного узла включается дизель-генератор, восстанавливая по аварийной схеме питание всех приборов узла. Потому даже в самом крайнем случае стационарные телефоны перестанут работать только через несколько дней — когда в баках дизель-генератора закончится топливо и после этого полностью сядут аккумуляторы.

ИБП невозможны без накопителей энергии, которые бывают электрохимические, индуктивные, емкостные и кинетические.

Наиболее распространены электрохимические (аккумуляторные) накопители. Вплоть до настоящего времени аккумуляторы в основном свинцово-кислотные, это дешево и надежно. Хотя в последние годы их начали теснить аккумуляторы литий-ионные, которые становятся дешевле год от года, а по емкости они лучше свинцовых.

Под индуктивными накопителями понимают катушки индуктивности, которые способны хранить довольно большое количество энергии, особенно если эти катушки являются сверхпроводящими.

Емкостные накопители состоят из секций мощных электролитических конденсаторов, которые способны запасти довольно большое количество энергии и очень быстро ее отдать. В конце прошлого века появились ионисторы (электрические двухслойные конденсаторы — EDLC) — устройства, занимающие промежуточное положение между конденсаторами и химическими источниками тока.

Отдельной группой выделяются кинетические накопители энергии, маховичные аккумуляторы, применяемые в аварийных системах питания высокой надежности. Пока есть электричество, электродвигатель вращает тяжелый маховик, находящийся в вакуумированном пространстве под защитным кожухом. Вращаясь на очень хороших подшипниках качения и не имея трения о воздух, тормозится такой маховик очень мало. А если вдруг возникает сбой по питанию, энергия его вращения превращается в переменный ток, который поступает к аппаратуре.

Сегодня есть очень много работающих ИБП, но больше ¾ из них — слабенькие устройства, способные дать возможность компьютеру или другому какому-нибудь IT-устройству избежать сбоя по питанию и дать возможность правильно отключить подсоединенный к нему компьютер.