Ga door naar hoofdinhoud

Computer Power Protection

Zelfs de beste voeding is hulpeloos zonder een bron van betrouwbare, stabiele wisselstroom (AC). Uw systeem simpelweg in een stopcontact steken en hopen op het beste is vroeg of laat de zekere weg naar een ramp. Voordat we verstandiger werden, verloren we vele uren werk aan stroomstoringen en meer dan één systeem aan bliksemschade. Dat alles was te voorkomen geweest als we de juiste stroombeveiliging hadden geïnstalleerd. Er zijn twee soorten stroombeveiliging.

Passieve stroombeveiliging

Passieve stroombeveiliging verdedigt uw systeem tegen piekspanningen en andere stroomafwijkingen die het systeem kunnen beschadigen of ervoor kunnen zorgen dat het vastloopt, maar doet niets om te beschermen tegen stroomuitval. De meest voorkomende vorm van passieve stroombeveiliging is de bekende stekkerdoos met overspanningsbeveiliging.

Actieve stroombeveiliging

Actieve stroombeveiliging biedt noodstroom zodat het systeem kan blijven draaien wanneer de netstroom uitvalt. De meest voorkomende vorm van actieve stroombeveiliging is een noodvoeding met batterij. De meeste actieve stroombeveiligingsapparaten bieden ook ten minste minimale passieve beveiliging.

In dit gedeelte bekijken we kort beide soorten beveiliging.

Passieve stroombeveiliging

De beste eerste stap om uw computer te beschermen tegen pieken, piekspanningen en andere storingen op het stroomnet is het installeren van een vorm van passieve stroombeveiliging. Er is een verbijsterend aanbod van passieve stroombeveiligingsapparaten beschikbaar, van de stekkerdozen van €5 die bij bouwmarkten worden verkocht tot stroomconditioners van €500 die door gespecialiseerde leveranciers worden verkocht. Zoals u zou verwachten, zijn de duurdere apparaten superieur in betrouwbaarheid, het beschermingsniveau dat ze bieden en hun vermogen om schade te weerstaan.

U hoeft geen €500 uit te geven aan passieve stroombeveiliging, maar we raden wel aan om hoogwaardige overspanningsbeveiligers op al uw systemen te gebruiken. Houd u aan high-end modellen van APC (http://www.apc.com), Belkin (http://www.belkin.com) of Tripp Lite (http://www.tripplite.com), dan komt u niet snel bedrogen uit. Reken op minimaal €40 tot €50 voor een hoogwaardige overspanningsbeveiliger met basis AC-beveiliging, en tot wel €100 voor een van vergelijkbare kwaliteit met extra functies zoals poorten voor video en breedbandinternet. Figuur 16-17 toont de €90 Tripp Lite HT10DBS overspanningsbeveiliger, die is ontworpen voor thuisbioscoopsystemen, maar net zo goed op zijn plaats is in onze computerruimte.

Figuur 16-17: De Tripp Lite HT10DBS overspanningsbeveiliger (afbeelding met dank aan Tripp Lite)

Actieve stroombeveiliging

Voor een bedrijf kan actieve stroombeveiliging alles betekenen tot aan stand-by generatoren en alternatieve stroomnetten. In een thuis- of SOHO-omgeving betekent actieve stroombeveiliging echter een noodvoeding.

Een BPS bestaat uit een batterij en ondersteunende circuits, en is ontworpen om uw pc voor een korte periode van stroom te voorzien als de netstroom uitvalt. Dit tijdelijke uitstel geeft u de tijd om uw werk op te slaan en de pc op een geordende manier af te sluiten. BPS-apparaten verschillen in de kwaliteit van de stroom die ze leveren, hoeveel stroom ze kunnen leveren en hoe lang ze die kunnen leveren. BPS-apparaten conditioneren ook de netstroom om apparatuur te beschermen tegen pieken, overspanningen, dalingen, bruine stroomstoringen en elektrische ruis.

BPS-types

Alle BPS-apparaten hebben drie gemeenschappelijke elementen: een batterij, die elektrische energie opslaat tegen stroomstoringen; een omvormer, die gelijkspanning geleverd door de batterij omzet naar de wisselspanning die nodig is voor de belasting; en laadcircuits, die netstroom omzetten naar de gelijkspanning die nodig is om de batterij op te laden. IEEE erkent drie categorieën BPS:

Online

Een online UPS (vaak een echte UPS of een dubbel-conversie UPS genoemd, om hem te onderscheiden van een SPS) verbindt de belasting direct met de omvormer, die gelijkspanning van de batterij omzet naar standaard wisselspanning. De laadcircuits laden de batterij constant op terwijl de UPS in bedrijf is, en de apparatuur draait altijd op batterijstroom die door de omvormer wordt geleverd. Online UPS-apparaten kosten meer dan SPS-apparaten, die we zo beschrijven, maar hebben twee voordelen. Omdat de pc altijd op batterijstroom draait, is er geen overschakeltijd en geen schakelaar die defect kan raken. Omdat de pc niet op de netstroom is aangesloten, is deze bovendien effectief geïsoleerd van problemen op het lichtnet.

Line-interactive

Een line-interactive UPS, ook wel een single-conversie online UPS genoemd, verschilt van een online UPS doordat de belasting normaal gesproken voornamelijk op netstroom draait zolang die stroom beschikbaar is. In plaats van netstroom om te zetten naar gelijkstroom, deze te gebruiken om de batterij op te laden en vervolgens weer om te zetten naar wisselstroom voor de belasting (het "dubbel-conversie" deel), voert een line-interactive UPS onder normale omstandigheden direct netstroom naar de belasting. Kleine variaties in de netstroom worden door de omvormer gladgestreken met behulp van batterijstroom. De definiërende kenmerken van een line-interactive UPS zijn dat de omvormer altijd draait en dat de belasting altijd dynamisch wordt gedeeld tussen de omvormer en de netstroom. Tijdens routinegebruik kan netstroom 99% van de belasting ondersteunen en de omvormer slechts 1%. Tijdens een bruine stroomstoring kan de omvormer 10% of meer van de belasting ondersteunen. Alleen tijdens een totale stroomstoring neemt de omvormer 100% van de belasting over. Een echte line-interactive UPS heeft geen overschakeltijd, omdat de omvormer en netstroom de belasting te allen tijde dynamisch delen, dus een stroomstoring betekent simpelweg dat de omvormer direct 100% van de belasting overneemt. Hoewel line-interactive eenheden de belasting niet in dezelfde mate isoleren van het lichtnet als een online UPS, zijn ze vrij goed in het handhaven van schone, stabiele wisselstroom naar de belasting. Line-interactive UPS-apparaten komen veel voor in datacenters, maar zelden in de pc-omgeving.

Offline

De meest voorkomende vorm van BPS die bij pc's wordt gebruikt, is een offline stroomvoorziening, soms een standby power supply (SPS) genoemd. BPS-marketeers houden niet van "standby" en haten "offline" ronduit, dus offline stroomvoorzieningen worden altijd beschreven als "uninterruptible" stroomvoorzieningen, wat ze niet zijn. De definiërende kenmerken van een SPS zijn dat deze een schakelaar heeft en dat de omvormer niet altijd draait. Tijdens normaal gebruik leidt de schakelaar netstroom direct naar de belasting. Wanneer de netstroom uitvalt, ontkoppelt die schakelaar de belasting snel van de netstroom en verbindt deze opnieuw met de omvormer, die de apparatuur vanaf de batterij blijft voeden. SPS-eenheden zijn goedkoper dan online en line-interactive eenheden, omdat ze een relatief goedkope omvormer kunnen gebruiken, een die is ontworpen voor een lage inschakelduur en korte looptijd.

In tegenstelling tot online en line-interactive eenheden, conditioneren of regenereren SPS-eenheden de inkomende wisselstroom niet voordat ze deze aan de belasting leveren. In plaats daarvan voeren ze de netstroom door een passief filter dat vergelijkbaar is met een gewone overspanningsbeveiliger, wat betekent dat SPS-eenheden niet zulke schone stroom leveren als online en line-interactive eenheden. In theorie hebben SPS-eenheden nog een nadeel ten opzichte van online en line-interactive eenheden. De werkelijke schakeltijd kan aanzienlijk langer zijn dan nominaal onder langdurige laagspanningsomstandigheden en met gedeeltelijk lege batterijen. Omdat de hold-up tijd van een pc-voeding afneemt bij marginale laagspanningsomstandigheden, kan een SPS in theorie langer nodig hebben om te schakelen dan de hold-up tijd van de pc-voeding, wat resulteert in een systeemcrash. In de praktijk hebben goede SPS-eenheden typische schakeltijden van 2 tot 4 ms en maximale schakeltijden van 10 ms of minder, en goede pc-voedingen hebben hold-up tijden van 20 ms of langer bij nominale spanning en 15 ms of langer tijdens aanhoudende marginale onderspanningsomstandigheden, wat betekent dat dit zelden een probleem is. Twee types SPS komen veel voor:

Standaard SPS

Een standaard SPS heeft slechts twee modi: volledige netstroom of volledige batterijstroom. Zolang de netstroom binnen de drempelwaarden voor spanning valt (die op veel eenheden kunnen worden ingesteld), voert de SPS de netstroom simpelweg door naar de apparatuur. Wanneer de netstroom onder de drempelwaarde zakt, brengt de SPS de belasting over van 100% netstroom naar 100% batterijstroom. Sommige standaard SPS-eenheden schakelen ook over op batterijstroom wanneer de netspanning een bovengrens overschrijdt. Dat betekent dat de SPS elke keer dat een piek, dip of bruine stroomstoring optreedt, overschakelt op batterijstroom, wat vrij vaak kan voorkomen. Deze alles-of-niets benadering laat de batterij vaak cyclen, wat de levensduur van de batterij verkort. Nog belangrijker: frequente alarmen voor kleine stroomproblemen zorgen ervoor dat veel mensen het alarm uitschakelen, wat de herkenning van een echte uitval zo lang kan vertragen dat de batterij leegloopt en werk verloren gaat. De meeste SPS-modellen voor beginners zijn standaard SPS-eenheden. De American Power Conversion (APC) Back-UPS serie, bijvoorbeeld, zijn standaard SPS-eenheden.

Line-boost SPS

Een line-boost SPS voegt de line-boost modus toe aan de twee modi van de standaard SPS. Een line-boost SPS wordt soms geadverteerd als een line-interactive UPS, wat het niet is. In tegenstelling tot line-interactive eenheden, die batterijstroom gebruiken om de AC-uitgangsspanning tot nominaal te verhogen, hebben line-boost eenheden simpelweg een extra transformatortap, die ze gebruiken om de uitgangsspanning met een vast percentage (meestal 12% tot 15%) te verhogen wanneer de ingangsspanning onder de drempelwaarde zakt. Bijvoorbeeld, wanneer de AC-ingang daalt tot 100VAC, gebruikt een line-interactive eenheid batterijstroom om deze met 15V te verhogen naar 115VAC nominaal. Voor een 95VAC ingang verhoogt de line-interactive eenheid deze met 20V naar 115VAC nominaal. Voor 100VAC ingang gebruikt een line-boost eenheid de extra tap om de uitgangsspanning met het vaste percentage (we gaan uit van 12%) te verhogen, wat 112VAC uitgang oplevert. Voor 95VAC ingang verhoogt de line-boost eenheid deze met hetzelfde vaste percentage, in dit geval naar 106.4VAC. Dat betekent dat de uitgangsspanning bij line-boost eenheden de ingangsspanning volgt, met de resulterende transiënten en stroompieken aan de belastingskant wanneer de omvormer in- en uitschakelt. De meeste midrange en high-end pc SPS-modellen zijn line-boost SPS-eenheden. De American Power Conversion (APC) Back-UPS Pro en Smart-UPS serie, bijvoorbeeld, zijn line-boost SPS-eenheden.

BPS-kenmerken

Hier zijn de belangrijkste kenmerken van een BPS:

Volt-Ampère (VA) rating

De VA-rating van een BPS specificeert het maximale vermogen dat de eenheid kan leveren en wordt bepaald door de capaciteit van de omvormer. De VA-rating is het product van de nominale AC-uitgangsspanning en de maximale ampèrage-rating van de omvormer. Bijvoorbeeld, een 120V 650VA eenheid kan ongeveer 5,4A leveren (650VA/120V). Het aansluiten van een belasting die groter is dan de ampèrage-rating van de omvormer overbelast de omvormer en vernietigt deze snel, tenzij de BPS stroombegrenzende circuits heeft. Watt staat alleen gelijk aan VA voor 100% resistieve belastingen (bijvoorbeeld een gloeilamp). Als de belasting capacitieve of inductieve componenten bevat, zoals pc-voedingen, is de opname in VA gelijk aan het wattage gedeeld door de Power Factor (PF) van de belasting. PC-voedingen zonder PFC hebben meestal Power Factors van 0,65 tot 0,7. Bijvoorbeeld, een van onze SPS-eenheden is beoordeeld op 1000VA maar slechts 670W, wat betekent dat de fabrikant uitgaat van een PF van 0,67 bij het beoordelen van het wattage voor deze eenheid.

Looptijd

De looptijd van een BPS wordt bepaald door vele factoren, waaronder het type en de staat van de batterij, ampère-uur capaciteit; laadtoestand; omgevingstemperatuur; efficiëntie van de omvormer; en het percentage belasting. Daarvan is het percentage belasting het meest variabel. Het aantal ampère-uren dat een batterij kan leveren, hangt af van hoeveel ampère u eraan onttrekt, wat betekent dat de relatie tussen belasting en looptijd niet lineair is. Bijvoorbeeld, een 600VA SPS kan 600VA leveren gedurende 5 minuten, maar 300VA (de helft van de belasting) gedurende 20 minuten (vier keer zo lang). Het verdubbelen van de belasting verkort de looptijd met veel meer dan de helft; het halveren van de belasting verlengt de looptijd met veel meer dan het dubbele.

Uitgangsgolfvorm

Net-AC-spanning is nominaal een zuivere sinusgolfvorm, wat is waar voedingen en andere apparatuur voor zijn ontworpen. De uitgangsgolfvorm gegenereerd door BPS-eenheden varieert. In volgorde van toenemende wenselijkheid (en prijs) omvatten uitgangsgolfvormen: blokgolf, zaagtandgolf, gemodificeerde blokgolf (vaak enigszins misleidend bijna sinusgolf, stapsgewijze benadering van sinusgolf, gemodificeerde sinusgolf of stapsgewijze sinusgolf genoemd; marketeers wanhopen om de woorden "sinusgolf" erin te krijgen, vooral voor eenheden die het niet verdienen). De goedkoopste eenheden genereren een blokgolfuitgang, wat in wezen bipolaire gelijkspanning is met een stijg- en daaltijd van bijna nul, waardoor het kan doorgaan voor wisselstroom. Midrange-eenheden bieden normaal gesproken een pseudo-sinusgolfuitgang, die alles kan zijn van een zeer goede benadering van een sinusgolf tot iets dat niet veel beter is dan een ongewijzigde blokgolf. De uitgangsgolfvorm wordt bepaald door de omvormer. De omvormer is het duurste onderdeel van een BPS. Betere omvormers die een sinusgolf of een goede benadering genereren, zijn duurder, dus de kwaliteit van de uitgangsgolfvorm correleert over het algemeen nauw met de prijs van de eenheid. Verbazingwekkend genoeg zagen we ooit specificaties voor een naamloze BPS die de uitgangsgolfvorm vermeldde als "pure blokgolf", vermoedelijk in de bedoeling kopers te verwarren met "puur" (iets goeds) en "blokgolf" (iets slechts).

Een BPS kiezen

Gebruik de volgende richtlijnen bij het kiezen van een BPS:

Selecteer het BPS-type op basis van uw behoeften en budget.

Tegenwoordig kunt u bij grote winkels BPS-eenheden van €40 kopen. Het zijn niet de beste BPS-apparaten, toegegeven, maar ze zijn beter dan niets. Wanneer ze nieuw zijn, geeft een goedkope BPS u misschien maar een minuut of twee looptijd; naarmate de batterij ouder wordt, kan de looptijd dalen tot slechts een paar seconden. Toch duurt de overgrote meerderheid van de stroomstoringen een seconde of minder, dus zelfs een looptijd van vijf seconden biedt enige bescherming.

De volgende stap omhoog is een consumenten-SPS, zoals een van de APC Back-UPS of Back-UPS Pro eenheden. Deze eenheden bieden veel betere bescherming en veel langere looptijden dan de goedkope eenheden. Wij beschouwen deze eenheden als het minimum voor "serieuze" stroombeveiliging en gebruiken ze op sommige van onze secundaire systemen. Beter nog zijn de line-boost eenheden, zoals de APC Smart-UPS en de Falcon Electric (http://www.falconups.com) SMP en SUP serie, die we als het minimaal acceptabele beschouwen voor belangrijke systemen. Tot slot zijn er de echte UPS-apparaten, zoals de Falcon Electric SG en SSG serie eenheden, die we gebruiken op servers en primaire desktopsystemen.

Kies een eenheid met voldoende VA en looptijd.

U kunt de VA-behoeften berekenen door het maximale ampèrage te controleren dat op de pc-voeding en op elk ander onderdeel dat de UPS gaat voeden, staat. Tel deze maximale ampèrages bij elkaar op en vermenigvuldig met de nominale wisselspanning om de VA-behoeften te bepalen. De problemen met deze methode zijn dat het tijdrovend is en resulteert in een veel hogere VA dan u daadwerkelijk nodig hebt. Een betere methode is om een van de sizing-tools te gebruiken die de meeste BPS-makers op hun websites aanbieden. Bijvoorbeeld, de APC UPS Selector (http://www.apc.com/sizing/selectors.cfm) stelt u in staat om uw systeemconfiguratie, de benodigde looptijd en een marge voor groei op te geven. Op basis van die informatie geeft het een lijst met geschikte APC-modellen, met de geschatte looptijden voor elk.

Overweeg om één BPS voor meerdere pc's te kopen.

Als u meerdere pc's in de buurt van elkaar moet beschermen, overweeg dan om één grotere eenheid te kopen in plaats van verschillende goedkope kleinere eenheden. De grotere eenheid kost waarschijnlijk minder voor dezelfde cumulatieve VA en looptijd, en zal waarschijnlijk superieure functies bieden (zoals line-boost en een betere golfvorm).

Koop de beste golfvorm die u zich kunt veroorloven.

De allergoedkoopste eenheden bieden blokgolfuitgang, die pc-voedingen gedurende korte perioden zonder schade kunnen gebruiken. Echter, een computer gedurende langere perioden op blokgolfstroom laten draaien, belast de voeding en kan deze uiteindelijk beschadigen. Bovendien zijn blokgolfeenheden volledig ongeschikt voor andere elektronische apparaten, die ze snel kunnen beschadigen. Koop alleen een blokgolfeenheid als het alternatief is dat u zich helemaal geen BPS kunt veroorloven. Koop voor algemeen gebruik een eenheid die een gesimuleerde sinusgolf biedt als u verwacht de pc 10 minuten of minder op noodstroom te laten draaien voordat u deze afsluit. Koop een echte sinusgolfeenheid als u verwacht de pc gedurende langere perioden op noodstroom te laten draaien, of als u ook apparatuur wilt voeden die niet goed werkt op pseudo-sinusgolfstroom (zoals sommige beeldschermen).

Dus, wat gebruiken we eigenlijk? Jarenlang gebruikten en adviseerden we uitsluitend APC-eenheden. Toen faalde een van onze APC Smart-UPS eenheden voortijdig. We schreven dat af als pech. Toen, een paar maanden later, faalde een Back-UPS Pro. Toen een Back-UPS. Toen nog een Smart-UPS. Dit waren ook geen batterijstoringen, die we verwachten bij elke UPS. Dit waren storingen van de omvormers of besturingscircuits, en op één na waren alle defecte eenheden twee jaar oud of jonger.

Natuurlijk is vier keer falen geen statistisch universum, zelfs niet onder het beperkte aantal eenheden dat we gebruiken, maar het gaf ons wel te denken. Toen begonnen we meldingen te horen van lezers wiens ervaringen vergelijkbaar waren met die van onszelf. Net als wij hadden zij vele jaren APC-eenheden gebruikt zonder problemen, en net als wij waren ze onlangs een hoger percentage voortijdige storingen gaan ervaren bij hun nieuwere APC-eenheden. Natuurlijk bewees zelfs dat niets, maar we werden erg bezorgd.

Toen waren we op een dag in gesprek met onze vriend en collega, Jerry Pournelle, die al meer dan 20 jaar de BYTE "Chaos Manor" column schrijft. We vertelden hem over onze bezorgdheid over de storingspercentages van de APC-eenheden. "Praat met Falcon Electric," zei Jerry, "Ik gebruik hun UPS-apparaten al jaren. Ze zijn onverwoestbaar. Een van die van mij werd zelfs omver gegooid door een aardbeving en heeft nooit een klap gemist."

We namen Jerry op zijn woord en bestelden wat Falcon Electric (http://www.falconups.com) eenheden. Na ze onderzocht en getest te hebben, besloten we dat Jerry gelijk had. Falcon Electric maakt de beste UPS-apparaten die er zijn, dus we hebben ze gestandaardiseerd. Het klantenbestand van Falcon is zwaar gericht op militaire, industriële, telecommunicatie- en medische organisaties, wat geen kleine factor was in onze beslissing. Die mensen hebben robuuste, betrouwbare stroombeveiliging nodig, en wat goed genoeg is voor de NAVO, Lucent en General Atomics, is goed genoeg voor ons.

Robert gebruikt de Falcon Electric 2 kVA SG-serie UPS Plus die wordt getoond in Figuur 16-18 om al zijn kantoor-servers en desktopsystemen te beveiligen. Deze eenheden lijken op een standaard mini-toren pc (inclusief de ventilatoren). De eenheid aan de onderkant, zoals u misschien al geraden hebt, is een externe batterijbank die de looptijd lang genoeg verlengt om ongeveer 95% van de stroomstoringen te overleven die we waarschijnlijk zullen meemaken. Barbara gebruikt een soortgelijke Falcon Electric online UPS op haar kantoor, en we draaien de meeste van onze secundaire systemen op Falcon Electric SMP en SUP serie line-boost eenheden. We hebben tientallen onweersbuien en verschillende stroomstoringen meegemaakt sinds we zijn overgestapt op Falcon Electric eenheden, en hebben nog nooit de kleinste glitch gehad.

Figuur 16-18: Een Falcon Electric SG Serie 2 kVA online UPS met externe batterijbank

Computer Power Supplies and Protection

Sam Goldheart

Lid sinds: 10/18/12

478.158 Reputatie

538 handleidingen geschreven

Team

iFixit Lid van iFixit

Staff

123 Leden

86.234 handleidingen geschreven

2 opmerkingen

Hello! Nice article! But I have a question. Recently I have installed this povervoltage system http://hardware.eu/overvoltage-protectio... to protect my house devices from power surges and spikes. But I am worry it is not enough for my desktop computer. Can you tell me please do I need to buy UPS in addition to overvoltage system?

Scott Waschlerner - Antwoord Deel

what are the recommended maintenance period for power protection devices and Cleaning / Tool Kit Items Required and Checking / Cleaning Methods to Use .System Diagnostic / Maintenance Tool(s) to Use .

wafaa amoun - Antwoord Deel

Voeg opmerking toe

Weergavestatistieken:

Afgelopen 24 uren: 6

Afgelopen 7 dagen: 21

Afgelopen 30 dagen: 92

Altijd: 16,457