CC BY
56
УДК 621.39
Методика выбора и подключения источника бесперебойного питания в компьютерных сетях
Т.С. Аббасова
Рассмотрены требования к степени защиты рабочих станций в зависимости от типа приложения, выполняющегося на ней, к станциям сетевого управления и к клиентам приложений, запущенных на сервере; учтены особенности защиты устройств с большим пиковым потреблением при выборе источника бесперебойного питания (ИБП). Даны технические рекомендации по подключению ИБП к оборудованию различного типа.
The requirements to the workstation protection degree depending on the running types of application are considered. Also requirements to the network control stations and to the application clients running on the server are considered. When uninterruptible power supply (UPS) selection is performed we take into consideration futures of the protection equipment with large peak demand. Technical recommendations for UPS connection to the different types of equipment are given.
Степень защиты станций сетевого управления и клиентов приложений должна быть высокой, так как внезапное выключение или сбой подобных станций могут повлечь за собой искажение или потерю данных. Кроме того, в этих случаях часто трудно определить, имела ли место потеря данных и какие именно данные потеряны.
Защиты требуют и те станции, операторы которых не знают сетевого пароля и, следовательно, не могут продолжать работу без участия системного администратора. Для защиты рабочих станций в большинстве случаев достаточно ИБП, подключенного по схеме Off-Line.
Если установлена защита рабочих станций, необходима и защита сетевых устройств, через которые эти станции подключены (концентраторы, мосты, маршрутизаторы). В этом случае необходимо учесть дополнительную нагрузку при выборе ИБП.
К устройствам с большим пиковым потреблением относятся лазерные печатающие и копирующие устройства, факсы, некоторые модели мониторов. Пиковое значение потребляемой мощности у таких устройств в несколько раз (3-5 раз) больше номинальной. Такой ток может вызвать перегрузку и последующий выход из строя электронных компонентов ИБП. Поэтому для защиты этих устройств необходимо применять ИБП с соответствующим запасом по мощности либо ИБП, допускающие кратковременную перегрузку по току. При функционировании сети должны быть учтены требования, перечисленные в [1].
Рассмотрим последовательность действий при выборе ИБП.
1. Необходимо составить список используемого оборудования (потребителей), разделив его на три категории:
1) приборы, которые включены всегда и не имеют своего штатного сетевого источника питания (датчики, камеры и т.п.);
2) приборы, которые включены всегда, но имеют свой штатный источник питания (обычно это ПК, мониторы и т.п.);
3) приборы, которые будут включаться периодически и кратковременно (сирены, узлы пожаротушения и т.п.).
2. Просуммируем ток потребления приборов этих трех категорий. Обозначим эти токи 11, 12, 13 соответственно.
Ток, который должен обеспечивать источник при наличии сети, можно выразить соотношением
I, = 11. (1)
Ток, который должен обеспечивать источник при отключении сети от резервных батарей:
1р = 11 +12. (2)
Ток, который должен обеспечивать источник кратковременно (в зависимости от времени работы устройств 3-й категории):
1 к = 11 + 12 + 13. (3)
В большой системе ток 1с превосходит 2А, надо проанализировать, существует ли возможность разделить питание аппаратуры по группам. Применение нескольких источников питания часто бывает удобно с точки зрения монтажа, особен-
но на объектах, имеющих большую протяженность (нельзя забывать о потерях на соединитель -ных проводах), и существенно повышает надежность всей системы в целом. Разница в цене нескольких маломощных источников и одного мощного обычно бывает незначительной. Разделение нагрузки на несколько источников также бывает целесообразно при необходимости обеспечить длительное время резервирования. Связано это с тем, что подавляющее число источников рассчитано на работу с аккумуляторной батареей (АКБ) емкостью 7 или 11 Ач, а это означает, что ток 2 А в течение 6 ч уже получить не удастся. В таком случае стоит разбить нагрузку на два источника с током 1 А каждый и емкостью 7 Ач. Стоимость обеспечения питания при этом вырастет несущественно. При разделении нагрузки на несколько групп указанные выше токи следует определить для каждой группы. При разделении на группы следует по возможности объединять потребителей с однотипными режимами потребления, прежде всего, выделять потребителей 2-й и 3-й категорий. В этом случае их можно будет запитывать от не-
дорогих резервных источников. Соответственно потребителей 1-й категории необходимо питать от более дорогих источников непрерывного питания.
3. Затем следует определить время резервирования и в соответствии с алгоритмом, приведенном на рис. 1, выбрать ИБП.
На рис. 1 приняты следующие обозначения: t - время резервирования, ч; £п - коэффициент преобразования (£п = 1 для источников без преобразования напряжения); £пп - коэффициент потерь при преобразовании (£пп = 1 для источников без преобразования напряжения, £пп = 1,3 для источников с кп = 2); Q - емкость АКБ, Ач.
По рассчитанным значениям 1с, 1р, 1к и Q выбирается источник. В самом простом случае, а также, если невозможно разделить нагрузку по типам потребителей, выбирается источник, который сможет обеспечить 1к - самый большой из токов.
Если система достаточно большая, то стоит применить резервирование: ипользовать два источника питания - один бесперебойный, обеспечивающий ток 1с, и резервный, рассчитанный на ток (!к - !с).
При подключении ИБП приборов охраннопожарной сигнализации (ОПС), особенно извеща-телей, необходимо учитывать падение напряжения на соединительных проводах. Монтаж и подключение извещателей производится, как правило, с помощью проводов сечением 0,1... 0,2 мм2, при этом, как будет показано ниже, целесообразно осуществлять питание группы извещателей по общей шине сечением 0,5. 1,0 мм2 с последующей разводкой питания конкретных извещате-лей с помощью коротких проводов малого сечения. На рис. 2 показаны зависимости сопротивления проводов ТРП-0.4 и ТРП-0.5 (сечением 0,125
ТРП-0.5 от их длины:--- ТРП-0.5; ------ ТРП-0.4
и 0,196 мм2 соответственно) от их длины. Удель-
Рис. 1. Алгоритм выбора ИБП
ное сопротивление этих проводов равно 0,278 и 0,178 Ом/м соответственно.
В табл. 1 и 2 приведены значения падения напряжения на проводах ТРП-0.4 и ТРП-0.5 соответственно в зависимости от тока нагрузки при длине
Таблица 2. Провод ТРП-0.5
провода Ь=25 м. Здесь же показана реальная величина напряжения на нагрузке при напряжении на входе линии, равном 12,0 В.
Можно заметить, что при токах нагрузки свыше 0,5 А напряжение на нагрузке становится весьма далеким от исходного напряжения 12В, причем разница между проводами ТРП-0,4 и ТРП-0,5 весьма существенна [2].
При использовании проводов большой протяженности и малого сечения на выходе линии получаем реальное напряжение, которое может оказаться непригодным для питания тех или иных приборов, и тогда может возникнуть ситуация, когда, например при коротком замыкании (КЗ), в конце такого длинного шлейфа питания не произойдет перегорания выходного предохранителя источника питания. При этом источник будет работать, в основном, на нагрев провода. Этими причинами объясняется нецелесообразность разводки питания извещателей и прочих приборов
ОПС с помощью индивидуальных длинных проводов малого сечения. Более того, если от резервного ИБП отходит разветвленная шина питания, то весьма затруднительно определить, в какой именно ветви шины произошло КЗ.
Для устранения подобных неприятностей, особенно на объектах с большой насыщенностью аппаратурой ОПС, рекомендуется применение защитно-коммутационных устройств (ЗКУ). ЗКУ предусматривает защиту участков шлейфов питания от КЗ с помощью плавких вставок, индикацию сгоревшего предохранителя, индикацию наличия напряжения на главной шине питания и коммутацию охранных и (или) пожарных шлейфов аппаратуры ОПС с помощью стандартных десятипарных телефонных плинтов. Устройство обеспечивает переход (разветвление) проводов сечением 0,5.1,0 мм2 (главной шины питания) на десять защищенных предохранителями выходов для подключения проводов малого сечения (0,1_0,2 мм2). Одновременно устройство обеспе-
чивает переход от десятипарного кабеля марок ТПП, ТСВ, ТПВ и т. п. к парным проводам, которыми производится подключение извещателей (ТРП, ТРБН, ТРВК), или к кабелям СОЯ. Корпус ЗКУ снабжен удобно расположенными отверстиями для ввода кабелей и проводов с трех сторон. ЗКУ целесообразно располагать в местах концентрации извещателей (например, при входе на этаж или в специально выделенном помещении).
При выборе ИБП необходимо учитывать возможность разделения питания аппаратуры по группам и определять способы резервирования источника.
Целесообразно осуществлять питание группы сетевых устройств ОПС по общей шине сечением
0.5.. .1,0 мм2 с последующей разводкой питания конкретных приборов с помощью коротких проводов малого сечения. Рекомендовано использование защитно-коммутационного устройства для защиты участков шлейфов питания от короткого замыкания.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 13109-97. Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения.
2. ГОСТ Р50571.10-96 (МЭК 364-5-54-80). Электроустановки зданий. Ч. 5. Выбор и монтаж электрооборудования.
Поступила 20. 12. 2006 г.
Таблица 1. Провод ТРП-0.4
Ток нагрузки, А Падение напряжения, В Напряжение на нагрузке, В
0,025 0,17 11,83
0,05 0,35 11,65
0,1 0,69 11,31
0,3 1,34 9,93
0,5 3,45 8,55
0,7 4,83 7,17
1,0 6,90 5,10
Ток нагрузки, А Падение напряжения, В Напряжение на нагрузке, В
0,025 0,11 11,89
0,05 0,22 11,78
0,1 0,45 11,55
0,3 1,34 10,66
0,5 2,25 9,75
0,7 3,11 8,89
1,0 4,45 7,55
