4. Обеспечение отказоустойчивости по питанию

Перебои в электропитании являются главнейшей причиной выхода из строя компьютеров (43%). Варианты перебоев в питании:

• Выбросы- кратковременное стремительное повышение напряжения. Они происходят довольно часто. Причиной их возникновения могут быть работающие ксероксы, лифты, нагревательные приборы и другое офисное оборудование, а также молнии, обрывы проводов во время грозы. Выбросы могут приводить к возникновению достаточно серьезных последствий: выход из строя микросхем, сбои оперативной памяти, блокировка системы, сбои программного обеспечения (что особенно опасно при чтении и записи), отказ блоков питания, разрушение жесткого диска. При моментальном понижении напряжения говорят о провале.

• При временном перенапряжении происходит так называемый набросмощности, который приводит к тому, что уровень напряжения в сети становится на некоторое время более высоким. Наброс мощности отличается от выброса большей продолжительностью - от 1/120 с и более. Если напряжение понижается на длительное время, то такой вид сбоя называют падением мощности. Провалы являются наиболее часто встречающейся проблемой с питанием. Они обычно происходят при включении мощных потребителей электроэнергии (кофеварки, кондиционеры и т.п.). При отключении мощных потребителей от сети может произойти наброс мощности. Все это может привести к потере содержимого ОП, неожиданной перезагрузке.

• Исчезновение электроэнергии или ее отключение. Последствия - потеря открытых файлов, повреждениеFATи неприятности, связанные с возникающими при отключении бросками и провалами.

• Наводки в электросети могут возникать в виде искажения электросигнала от низкочастотных или высокочастотных колебаний. Такие наводки могут появляться от вспышки молнии, работающих генераторов, радиотранслирующих устройств и т.п. Они обычно приводят к возникновению небольших неполадок и ошибок, хотя иногда могут повредить файлы данных.

Согласно проведенным исследованиям, 87% нарушений в электропитании происходит в виде провалов напряжения, которые в среднем случаются каждые 15с. Доля выбросов составляет 7.4%, отключений электроэнергии - 4.7%, а повышений напряжения - ок. 0.7%. Т.о., прежде всего вам необходимо устройство защиты не от выбросов напряжения, а от провалов. Хороший источник бесперебойного питания должен не только обеспечивать работу компьютера при отключении энергии, но и быть стабилизатором тока, подавляя все небольшие выбросы, провалы и другие перебои в сети.

Кроме того, необходимо позаботиться о сохранении формы волны электротока. Обычно переменный ток изменяет направления плавно (синусоидальная волна), но на практике сталкиваемся с прямоугольными волнами, в которых напряжение меняет направление скачкообразно. Волна прямоугольной формы приводит к тому, что одни блоки компьютера перегружаются, в то время как другим не хватает мощности.

Для того, чтобы система имела устойчивое питание, можно использовать следующие устройства:

• Ограничители перенапряжений (surgesuppressors) предназначены для защиты от выбросов и других видов перенапряжений. Конструктивно они могут сильно отличаться, но чаще всего в их состав входят: фильтр наводокEMI\RFIи блок частичной компенсации малых и средних бросков напряжения, варисторы, многорежимный дроссель или фильтр помехEMI\RFI, блок плавких предохранителей для предотвращения сильных забросов питания на входе, блок металл-оксидных варисторов для подавления помех от телефонной связи, блок мощных резисторов и предохранителей для защиты от наводок, создаваемых в телефонной сети; феррорезонансные трансформаторы для подавления шумов, генерации высококачественного переменного тока и защиты телефонных линий. Недорогие ограничители перенапряжений часто содержат один или несколько металл-оксидных варисторов - устройств, предназначенных для сброса "лишней" электроэнергии по линии заземления, которые могут выйти из строя при больших выбросах, что может привести к большим проблемам, поскольку большинство ограничителей перенапряжений никак об этом не извещают, и компьютер остается один на один с сетью. Стабилизаторы напряжения похожи на ограничители перенапряжений, но не содержатMOV, не предоставляют никакой защиты от перебоев в электропитании.

• Регуляторы напряжения (voltageregulators) применяются при долговременных повышениях или понижениях напряжения. Но поскольку они не оснащены аккумуляторами, даже при кратковременном отключении питания регуляторы питания бесполезны.

• Фильтры переменного тока (ACfilters) предназначаются для подавления наводок, кратковременных выбросов, провалов и повышений напряжения. Они не могут защитить систему при отключении электроэнергии, но могут совладать с 100% остальных проблем.

• Внутренние источники бесперебойного питания (internalUPS) - это небольшие аккумуляторные батареи, подключенные к плате, вставляемой в ПК. Они не могут защитить от отклонений в работе электросети или выполнить фильтрацию от помех. Кроме того, внутренниеUPSне защищают периферию (даже монитор, подсоединенный к системному блоку). В то же время они повышают температуру внутри компьютера, что может привести к отказам устройств, чувствительных к температурному режиму.

• К другому оборудованию относятся устройства SPS,UPS, аккумуляторы, индикаторы нагрузки и т.п.

Нужно принимать еще во внимание некоторые моменты: могут быть наводки на сетевой кабель (например, от ламп дневного света), и данные будут потеряны; неправильно выполненное заземление здания может привести к выходу из строя оборудования и сети.

Рассмотрим теперь немного подробнее UPSиSPS(основные данные о конкретных моделях взяты с сайтов фирм-производителей).

К постоянно включенным UPS (onlineUPS-uninterruptoblepowersupply) относятся те, которые через выпрямитель преобразуют переменный ток внешней электросети в постоянный, который затем идет одновременно на зарядку аккумулятора, и через инвертор снова преобразуется в переменный ток высокого качества. И инвертор, и аккумуляторы подсоединяются к выходуUPSтаким образом, что при исчезновении электричества в сети питание компьютера немедленно переключится на аккумуляторную батарею.

Недостатки:

• высокая цена

• из-за двойного преобразования сравнительно низкий КПД (по отношению к Stand-By и Line-Interactive)

Достоинства:

• полная защита нагрузки

В SPS (StandbyPowerSystem,standbyUPS- система резервного питания) основной поток электроэнергии из внешней электросети направляется непосредственно в компьютер (часто через ограничитель перенапряжения и фильтр), а для подзарядки батарее с помощью выпрямителя используется только небольшая часть энергии. Качество питания постоянно определяется системой слежения и при его исчезновении происходит переключение на питание от батареи через выпрямитель. Для определения факта отключения подачи э/э и переключения на резервный источникSPSможет понадобиться до 10 мс, и на это время компьютер остается без питания, но большинство блоков питания обеспечивают компьтер электричеством при отключении внешнего источника на время до 50мс.

Основными недостатками такой схемы являются:

• из-за попыток удешевления UPS не во всех моделях выходное напряжение синусоидальное (трапецеидальное и т.д.) при работе на батареях.

• не полностью защищает от помех в электрической сети

Достоинства:

• низкая цена

Интерактивные UPS (line-interactiveUPS) постоянно работают через инвертор (поэтому у них нет такой характеристики, как время переключения на батарею), хотя обычно потребляют питание системы непосредственно из внешней сети.

UPSможет противостоять броскам или провалам в питании, исчезновению питания. Современные интеллектуальныеUPSмогут сигнализировать о проблемах в электросети не только пользователю, но и соответствующему программному обеспечению, которое может, например, завершить работу, закрыть файлы и отключиться от сети. Кроме того, такиеUPSмогут автоматически определить возобновление подачи электричества и снова запустить сервер.