Синусоида с амплитудой в 220 вольт и частотой 50 герц - это светлый, на практике недостижимый (как абсолютный ноль в физике) идеал. Электросети полны помех. Разбушевалась гроза - вот вам и импульсные помехи, вызываемые разрядами молний. Сосед решил просверлить бетонную стену дрелью, доставшейся ему по наследству от деда - вот и высокочастотные помехи пожаловали. Зима слишком холодная и в каждой квартире включают такое количество электрообогревателей, что напряжение в сети «просело» с 220 вольт аж до 160, пока защита от перегрузок в электросетях вообще не обесточила потребителей. Или совсем неожиданным образом дадут вольт 290, уж и не знаю из каких соображений - вероятно, чтобы потребитель не расхолаживался и не терял бдительности.
Изучение теоретических основ электротехники и рассуждения о правомочности деятельности РАО ЕЭС в целом и отдельного дежурного электрика в частности не вернут сгоревшей бытовой электроники. Постараемся защитить себя конкретными действиями сами. Рассмотрим устройства, которые могут помочь нам в этом, на примерах.
Основное назначение сетевых фильтров - борьба с импульсными и высокочастотными помехами. Импульсная помеха - это скачок напряжения от 3 киловольт и выше длительностью менее 1 микросекунды. Вызывается ударами молний или коммутационными процессами в сети. Высокочастотная помеха - сигнал частотой от 100 Гц до 100 МГц произвольной амплитуды и продолжительности. Вызываются работой различных электрических устройств: генераторов, электродвигателей, сварочных аппаратов. Импульсные помехи подавляются варисторами (полупроводниковый резистор с нелинейным сопротивлением), а высокочастотные - режекторными фильтрами (устройствами подавления амплитуды сигналов определённых частот, в нашем случае от 100 Гц до 100 МГц).
Pilot. Начать рассмотрение моделей нужно именно с этой фирмы - у многих потребителей само название ассоциируется с фильтрами вообще (как Xerox с копирами). Модель Pilot Pro содержит 5 розеток, шнур 1,8 м, рассчитана на максимальную мощность нагрузки в 2,2 кВт, ослабляет импульсные помехи длительностью 5-50 нс. в 30 раз (для 1-50 мкс. - в 6 раз), выдерживает ток импульсной помехи не менее 8000 А, ослабляет высокочастотные помехи на 20 дБ, максимальная поглощаемая энергия - 300 Дж. Кроме того, содержит автоматический термопрерыватель и плавкую вставку.
Sven. Фильтры фирмы представлены довольно широко: Sven Classic, Sven Optima, Sven Silver, Sven Gold. Все модели имеют примерно одинаковый внешний вид (шнур 3,1 м, 5 розеток в ряд) и отличаются некоторыми характеристиками. Наиболее "продвинутая" модель - Sven Gold. Максимальная мощность 2,2 кВт, ослабление импульсных помех в 10 раз, ток импульсной помехи до 2500 А, ослабление ВЧ-помех на 20 дБ, максимальная поглощаемая энергия - 80 Дж. Есть разъём для защиты телефонной линии. Silver отличается отсутствием защиты телефонной линии, а Classic и Optima не содержат ещё и режекторных фильтров (вместо них установлены обычные конденсаторы).
APC. Фирма известна своими ИБП. Модель APC Surge Arrest E20-G, за свой необычный дизайн в виде ракушки, была даже удостоена приза журнала PlayBoy как "самый сексуальный электротехнический продукт года" где-то в середине 90-х. Характеристики аналогичны предыдущим моделям - 2,2 кВт, 1,8 м, 5 розеток, 20 дБ, 420 Дж. Модель Surge Protector P5T-RS выглядит более привычно - 5 розеток в ряд и имеет защиту телефонной линии. SurgeArrest 6 outlets with Phone Protection содержит 6 розеток, шнур 2,4 м, защиту телефонной линии, максимальная мощность нагрузки 2,2 кВт, максимальный ток импульсной помехи 26000 А, максимальная рассеиваемая энергия 2030 Дж.
Сетевой фильтр - это минимальное требование, которое просто необходимо выполнить. Учитывая, что габаритами и ценой они не очень отличаются от сетевых удлинителей, отказ от применения фильтра будет совершенно безответственным шагом.
Главная задача стабилизатора напряжения - удерживать амплитуду в пределах 220 вольт в диапазоне от -10% до +5% (198...231 вольт) при максимально возможном разбросе напряжения в сети. Добиваются этого либо электронными тиристорными схемами, либо автоматическими регуляторами напряжения на основе автотрансформаторов или сервоприводов, изменяющих коэффициент трансформации.
Михневский ремонтно-механический завод. Тиристорный стабилизатор СНО-Ш R2000 рассчитан на максимальную мощность 2 кВА, выходное напряжение 207...233 вольт (220+-6%), предельный диапазон входных напряжений 135...275 вольт, встроенная защита от помех. Электромеханический стабилизатор СНО-Ш R2000E имеет аналогичные характеристики, только точность стабилизации выходного напряжения улучшена до 3% (диапазон выходного напряжения 213...227 вольт), регулировка - плавная.
Модель 2000/RS-220. Мощность - 2 кВА, диапазон выходных напряжений 216,5...223,5 вольт, диапазон входных напряжений 154...241 вольт. Скорость стабилизации минимальная. Количество розеток - 6 шт. Подавление высокочастотных помех - 60дБ (10МГц). Подавление импульсной помехи - 75 Дж. КПД 96-98.
IKO. Модель IKO-2000 турецкой фирмы IKO. Номинальная мощность - 2 кВА, диапазон выходных напряжений 217...223 вольта, диапазон входных напряжений 160...250 вольт. Система управления - сервомотор (с максимальным временем отклика равным 4 секундам). Для борьбы с высокочастотными и импульсными помехами необходим отдельный внешний фильтр.
Применение стабилизаторов напряжения, особенно содержащих фильтры, пожалуй, самое оптимальное решение по критерию цена/качество. Вы остаётесь незащищенными только от полного пропадания сетевого напряжения и выхода его за границы предельного диапазона входных напряжений, а это уже случается не так часто, как те проблемы, которые уже удалось решить.
Способность обеспечить питание аппаратуры при пропадании напряжения в электросети - основное преимущество ИБП. Они содержат аккумулятор, зарядное устройство, инвертор (преобразователь постоянного напряжения на аккумуляторе в переменное) и схему, отслеживающую отклонения входного напряжения от нормы. Встречаются два основных типа ИБП: в первых, нагрузка постоянно питается через инвертор от аккумулятора, который непрерывно подзаряжается от сети, если в ней есть напряжение (on-line); второй тип проще - нагрузка питается от сети, и переключается на аккумулятор с инвертором только при пропадании сетевого напряжения (точнее, если входное напряжение окажется ниже или выше определённых значений; stand-by).
APC. ИБП этой фирмы, пожалуй, самые известные в нашей стране. Модельный ряд очень широк. Источники серии Back-UPS построены по топологии stand-by, все остальные серии основаны на новой топологии line-interactive, представляющей из себя удачный компромисс между простотой и надежностью stand-by и скоростью реагирования on-line. Рассмотрим одну из моделей "умной" серии - Smart-UPS 1000VA. Номинальная мощность источника, как видно из названия, составляет 1 кВА (670 Вт). Полного заряда аккумулятора при половинной нагрузке хватит более чем на 20 минут (6 минут при полной нагрузке). Модель содержит как фильтр высокочастотных сетевых помех, так и генерируемых самим устройством при работе инвертора.
PowerCOM. Также очень распространенная в России фирма, на рынке бесперебойных источников питания. Представлена десятком серий для различных задач: от отдельных проявлений нестабильности до гарантированного избавления от всех возможных неполадок в питающих сетях. Например, модель KIN-825CS улучшенной серии KING мощностью 825 ВА (515 Вт) рассчитана на входное напряжение 220, 232 или 240 вольт +/- 25% частотой 50/60 Гц +/- 5% (автоопределение). При пропадании напряжения в сети (или его выходе за указанные пределы) генерируется квази-синусоидальное (аппроксимированное) напряжение 220 В, 230 В, 240 В +/-5% частотой 50 или 60 Гц +/- 1 Гц. Кроме того, фильтруется импульсная помеха (рассеивается до 320 Дж, 2 мс), подавляется высокочастотная помеха (от 10 до 50 дБ - в зависимости от частоты сигнала помехи). Время резервного питания колеблется от 6 до 30 минут в зависимости от величины нагрузки.
Mustek. Недорогой линейно-интерактивный ИБП Mustek PowerMust 600 USB мощностью 600 ВА (360 Вт) имеет диапазон входных напряжений 160...290 вольт и переходит на работу от аккумулятора менее чем через 3 мс. Время работы от аккумулятора зависит от мощности нагрузки и составляет от 1 минуты при полной мощности, до 15 минут при нагрузке в 200 ВА (около 125 Вт - примерно столько потребляет обычный телевизор с экраном до 29 дюймов).
Дороговизна киловатта энергии, запасенной в аккумуляторе, не позволяет использовать ИБП в качестве альтернативных источников питания. Обычно это резервный источник для обеспечения энергией на 10-30 минут, для корректного отключения нагрузки (например - компьютеров, для которых в подавляющем большинстве случаев ИБП и приобретаются) или получения времени для запуска дизельного генератора. ИБП большой мощности, обеспечивающий выходное напряжение в виде правильной синусоиды (а не в виде меандра или трапеций в более дешевых сериях ИБП), даст максимальную защиту. В минусы можно записать высокую стоимость такого решения и ограниченный срок службы аккумуляторов.
«Если нужно сделать что-то хорошо - нужно делать это самому». Именно под таким девизом можно позиционировать устройства, которые используют напряжение электросети для питания специального генератора, от которого, в свою очередь, и будет питаться конечная нагрузка. Иными словами - ваша нагрузка будет питаться чистейшим током, качество которого не зависит от проблем электросети.
PS Audio. Источник чистого питания P1000 Power Plant фирмы PS Audio генерирует идеальную синусоиду частотой от 50 до 120 Гц (задаётся с точностью в 1 Гц) компьютерными методами по фирменным технологиям MultiWave и AutoWave. Напряжение задаётся в пределах 95...105, 110...120 или 220...240 вольт с шагом в 2 вольта. Пиковая мощность - 1 кВт, содержит встроенный фильтр High Current Ultimate Outlet, 8 розеток, разделенных на группы: аналоговая аппаратура, цифровая и устройства повышенной мощности.
Good Will (GW Instek). Источник питания переменного тока APS-9102 содержит два выхода: 0...300 вольт, 45...500 Гц, максимальная (общая) мощность 1 кВА, максимальный ток 8,4 ампера, дискретность установки: 0,1/1 вольт, 0,1/1 Гц. Фиксированные значения: 110 и 220 вольт, 50 и 60 Гц. Коэффициент искажений не более 0,5%, а нестабильность выходного напряжения не хуже 0,1 Вольта. Электронное отключение нагрузки, блокировка лицевой панели (по типу "baby lock"). Защита выхода от короткого замыкания.
Применение регенераторов сетевого напряжения даёт лучшее качество сетевого питания для аппаратуры самого высокого класса. Устройства эти недешевы, но они того стоят. Главное их отличие от ИБП топологии он-лайн в отсутствии аккумуляторов (в чём есть как плюсы, так и минусы), и более высокое качество генерируемой синусоиды (результат более точной аппроксимации формы синусоиды и фильтрации паразитных гармоник).
 |
|
Оставить комментарий