Kvalitní napájení je jistota

Stalo se vám někdy, že došlo k samovolnému vypnutí a zapnutí rádia nebo počítače? Počítač zničehonic zamrzl, a tím pádem jste přišli o svá drahocenná data? Soubory jsou narušené a nelze je otevřít? Tyto nepříjemnosti mohou být způsobeny poruchami v napájecí síti.

Poruch v napájení elektrickým proudem může být více druhů: přepětí (větší napětí než jmenovité, tj. 230 V), poklesy napětí, vysokofrekvenční poruchy, výpadky proudu. Podle výzkumů jsou dokonce v některých případech poruchy způsobené podpětím u některých zařízení více nebezpečné než přepěťové špičky.

Pozor na přepětí!

Menší výkyvy v napájení mnohdy ani nezaregistrujeme, neboť spotřebiče musí bezchybně fungovat v rozsahu 230 V ±10%, což je rozmezí od 207 do 253 V. Mnoho nepříjemností ale každý den na celém světě způsobí bouřky. Nemusí jít ani tak o přímý úder bleskem, ale indukční účinky se mohou projevit přepětím tisíce voltů i ve vzdálenosti několika kilometrů! Hlavní ochranu před bleskem poskytuje bleskosvodná soustava, ta však nemusí být stoprocentně účinná.

Největším nebezpečím pro jakékoli elektronické výrobky je však přepětí. V některých případech trvalého přepětí může dojít k častějšímu praskání žárovek. U zařízení vybavených spínanými zdroji nás však tento problém až tak nepálí. Mnohem horší jsou totiž krátkodobá přepětí. K jejich vzniku dochází nejen působením blesku, ale také provozem výrobků, které používají například silné motory nebo spínače: výtahy, klimatizace, ale třeba i výkonné kopírky. Přepěťové špičky mohou způsobit chyby v přenosech dat, poškození (zničení) zařízení a způsobují rychlé stárnutí elektronických součástek. Výpadky proudu mohou být způsobeny nejen opravami na síti, ale i ochrannými prvky – např. jistič většinou vypadne, když praskne žárovka u stolní lampičky.

Poruchy v síti ohrožují nejen počítač, ale další zařízení, jako tiskárny, herní konzoly, televizory, DVD přehrávač či třeba domácí kino. A u zabezpečovacího zařízení bytu či domku je také podmínkou nepřerušený provoz, i když tady se to řeší dalším vlastním zdrojem.

 

Tak vypadá záložní zdroj CybarFort 500 od APC, který dokáže filtrovat špičky, které přicházejí po rozvodné síti ve všech zásuvkách. Jinak dokáže po dobu několika minut ve třech zásuvkách zálohovat běh elektronických zařízení, které jsou do něj připojeny. To většinou postačí k ukončení práce s počítačem nebo vypnutí jiných spotřebičů.

Jak se ochránit před poruchami v elektrické síti

Možných způsobů je několik: moduly přepěťové ochrany, stabilizátory napětí a také nepřerušitelné zdroje napájení (UPS – Uninterruptible Power Supplay), zvané též záložní nebo záskokové zdroje. Vezměme to však od začátku.

Moduly přepěťové ochrany jsou malé součástky přidané k zásuvce. Chrání před účinky krátkodobého přepětí a vysokofrekvenčního rušení, a tak prodlužují životnost zařízení. Nechrání však proti trvalému přepětí.

Tyto moduly nevyžadují většinou během své životnosti žádnou údržbu. Správnou funkci většinou signalizuje svítící zelená kontrolka, červená indikuje poruchu a zařízení je nutné vyměnit nebo zanést do servisu. Některé moduly signalizaci postrádají – ty nedoporučujeme kupovat.

Nabízejí se ve třech provedeních. Jako zásuvky určené k montáži do krabic pod omítku. Obvykle jde o dvojitou zásuvku s jednoduchou montáží. Často mají jen jednu diodu – červenou, indikující poruchu –, a zásuvku je potom třeba vyměnit. Další variantou jsou zásuvkové moduly. Jde o malé krabičky, které se vkládají přímo do zásuvky na zdi a lze do nich zastrčit i prodlužovací kabel, a tak chránit více zařízení. Poslední variantou jsou přímo prodlužovací kabely jako takové. Jsou v provedení s vypínačem nebo bez něho. Vedle těchto základních variant existují ale i speciální přepěťové filtry určené pro notebooky k nabití akumulátorů u benzinové pumpy, na nádraží, letišti a všude tam, kde to potřebujeme rychle.

Stabilizátory a UPS

Tato zařízení upravují kolísající napětí – přepětí snižují a podpětí v napájecí síti zvyšují. Většinou nepotřebují žádnou údržbu. Pro opravu je však třeba vyhledat autorizovanou opravnu.

Stabilizátory tím, že chrání spotřebiče před proudovými nárazy, prodlužují jejich životnost. Jsou vhodné pro citlivá elektronická zařízení, která nevyžadují nepřetržité napájení.

Naproti tomu nepřerušitelné zdroje napájení (UPS) jsou zařízení, která sledují stav elektrické sítě a v případě jejího výpadku nebo extrémní výchylky začnou dodávat energii z akumulátoru. UPS je schopno dodávat elektrickou energii až několik desítek minut s cílem umožnit připojená zařízení korektně vypnout. V důležitých provozech, např. telekomunikacích a bankách, slouží UPS k překlenutí doby nutné k nastartování jiného záložního zdroje, nejčastěji motorgenerátoru. Po odstranění poruchy dojde k automatickému přepnutí na napájení z elektrické sítě a akumulátor zdroje je dobíjen pro další záskok. UPS se rozdělují na tři skupiny:

off-line standby system

První je záložním zařízením, kterým v běžném stavu prochází proud ze sítě do spotřebiče bez úpravy. Na výstupu zůstávají výchylky v síti (např. přepětí). Stav hlídají řídicí obvody, které přepnou na napájení z akumulátoru až při kritické odchylce. Akumulátor se průběžně dobíjí.

Cenové relace

Moduly přepěťové ochrany: zásuvky pod omítku – cena zhruba 500 Kč, moduly vkládané do zásuvky – od 400 do 1500 Kč, prodlužovací kabely – 500 až 900 Kč.

Stabilizátory – zhruba 1400 Kč (v současné době jediný dovoz od APC, a to typ Line-R s kapacitou 600 VA nebo 1200 VA).

UPS – off-line standby modely od 350 AV (210 W) do 650 VA (400 W) v ceně do 3500 Kč, line-interactive jsou do 1500 AV (865 W) a např. cena modelu 500 VA (300 W) je pod 3700 Kč a on-line UPS začínají od 500 VA (300 W), jdou do 20 kVA (1200 W) a začínají od 8500 Kč.

Akumulátorové bloky do UPS – obsahuje jeden nebo dva, cena jednoho je zhruba 350 až 500 Kč.

Off-line zdroje jsou konstrukčně jednoduché a tedy i levné. Jejich předností jsou vysoká účinnost, malé rozměry a hmotnost. Slouží pro zálohování s malou pravděpodobností výpadku elektrické sítě.

off-line line-interactive system

Line-interactive je vylepšené předchozí řešení, též ze skupiny off-line zdrojů, které však hlídá kolísání napětí v síti. Při změně napětí pod nebo nad nastavenou toleranci, řídicí obvody zdroje (Automatic Voltage Regulation – AVR) zajistí kompenzaci těchto změn, nejčastěji přepínáním odboček transformátoru. Během přepínání je spotřebič napájen z akumulátoru a po odeznění poruch a kontrole napětí v síti se přepne zpět na napájení ze sítě. Pokud je napětí mimo toleranci, přepne se na stálou dodávku proudu z akumulátoru. Někdy je zařízení doplněno o tzv. přemostění – bypass –, které napájení při poruše UPS a při výměně jejího akumulátoru automaticky přepne přímo na napájení ze sítě.

Zdroje line-interactive jsou užitnou hodnotou vztaženou na cenu velice výhodné. Některé modely se pak kvalitou blíží typu on-line. Problémem u nich je, že čím je větší zátěž, tím je delší doba spínání – přechod na napájení z akumulátoru.

on-line, též double conversion system

Poslední variantou je on-line. Je to nejlepší UPS zařízení, kdy je spotřebič trvale napájen z akumulátoru a akumulátor je stále dobíjen ze sítě. Při poruše dodávky elektrické energie se bez přerušení dodává proud jen z akumulátoru.

On-line UPS plynule vyrovnávají změny napětí napájecí sítě, vyznačují se též velmi dobrým tvarem křivky výstupního napětí, jsou bez vlivů přepínání na záložní provoz a zpět. Ve srovnání s Line-Interactive mají nižší hmotnost, ale i účinnost (měnič je stále v provozu).

Takto vypadá záložní zdroj HS 500 od firny APC, který je určen pro zálohování malých domácích sítí nebo výrobků s příkonem do 500 VA. Při odběru zařízení 300 W máte zhruba 4,5 minuty na to, abyste hlídané zařízení vypnuli. Při 135 W máte ale času víc – 13 minut. Navíc je HS 500 vybaveno přepěťovou ochranou a možností pracovat po internetu – takže vás může vzdáleně varovat nebo ho můžete dálkové ovládat. Použití je pro počítače, servery, alarmy, zabezpečovací zařízení. Montuje se na zeď.

Jakou UPS koupit

Důležitým ukazatelem je doba spínání, do 4 ms je bezpečná. Delší doba může způsobit problémy na spotřebiči.

UPS typu on-line žádnou dobu spínání nemá. Dalším ukazatelem jsou doby zotavení a ustálení, po které je tvar výstupního napětí deformován. Doba do 50 ms je přijatelná.

Kritériem pro výběr UPS je výkon. Jsou udávány dvě hodnoty: VA (voltampéry), což u střídavého proudu znamená zdánlivý výkon, a W (watty), jako činný skutečný výkon, který je vždy nižší. Doporučuje se koupit UPS s o třetinu vyšším skutečným výkonem, než je aktuální potřeba. Pokud totiž přidáme další zařízení a UPS by nestačila pokrýt odběr, odpojí se, aby nedošlo k jejímu poškození.

U počítače považujme za směrodatný příkon zdroje, takže předpokládáme 250 až 300 W. Dále se musíme zajímat o kapacitu akumulátoru. Výkon určuje, kolik zařízení lze chránit a kapacita, jak dlouho je lze – do vypnutí akumulátoru – chránit. Kapacita by měla být taková, abychom mohli bez problémů dokončit práci, data uložit a počítač nebo jiné zařízení vypnout. Do 5 minut jsme to schopni pohodově udělat. Nákup UPS s podstatně vyšším výkonem a kapacitou není rozumný, neboť platíme za něco, co nevyužijeme.

Pokud vám bude stačit odstranění špiček v napájecí síti, určitě si pořiďte takovéto zařízení – na obrázku je SurgeArest od APC. Vypínání zásuvek je řešeno centrálním spínačem, šest zásuvek, indikace provozu – co si více můžete přát?

Údržba a vybavení UPS

Nepřerušitelný zdroj napájení nevyžaduje žádnou velkou údržbu. Jen by UPS neměla být v místech, kde je prach a chvění. Neměla by být u topení, protože vysoké teploty a také mráz podstatně zkracují životnost akumulátorů. Ty jsou bezúdržbové, gelové, olověné s životností 3 až 6 let. Můžeme je vyměnit sami, ale je vhodné obrátit se na servis, který provede celkovou kontrolu a kalibraci zdroje nepřerušitelného napájení. O dobíjení a testování akumulátorů se stará sama UPS. Je však vhodné občas stav otestovat z počítače ručně pomocí programu PowerChute. Přestože je akumulátor nabit už z výroby, je doporučeno novou UPS nejprve nechat osm hodin bez připojení spotřebiče.

Shrnuto

Menší výkyvy v napájení mnohdy ani nezaregistrujeme – spotřebiče musí bezchybně fungovat v rozsahu 230 V ± 10 %, což je rozmezí od 207 do 253 V.

Největším nebezpečím pro jakékoli elektronické výrobky je přepětí.

Ochranu vaší elektroniky poskytnou moduly přepěťové ochrany, stabilizátory napětí a také nepřerušitelné napájecí zdroje, tzv. UPS.

Kritériem pro výběr UPS je výkon. Doporučuje se koupit ji s o třetinu vyšším skutečným výkonem, než jaká je vaše aktuální potřeba.

UPS také bývá vybavena až třemi plně chráněnými zásuvkami. Na ně připojíme počítač, domácí kino apod. Další zásuvka je chráněna jen proti přepětí a připojujeme na ni zařízení, které má velký odběr při spuštění, takže by ho UPS nebyla schopna pokrýt z akumulátoru (například laserovou tiskárnu). UPS může mít dále i zásuvky pro ochranu telefonní linky a datové sítě.

Přechod na bateriový provoz je indikován světelným a zvukovým alarmem. Na přední straně skříně najdeme vypínač a LED indikátory zapnuto, přetížení, chod na baterie a indikace výměny baterie. Při koupi je také třeba zjistit, jakou pojistku UPS používá, a přesvědčit se, že je přiložena. Může být totiž atypická.

Lepší modely umožňují komunikaci s počítačem pomocí sériového nebo USB rozhraní. Software pracuje pod Windows XP (2000) či Macintosh OS 9 a dovoluje UPS testovat, při poruše elektrické sítě automaticky uložit soubory a ukončit spuštěné aplikace, zavřít operační systém a vypnout počítač.

Závěr

Poruchy napájecího napětí mohou v okamžiku napáchat velké škody. Jak tomu předcházet, jsme si řekli. K ochraně lze, podle požadavků a financí, použít moduly přepěťové ochrany, usměrňovače nebo záložní zdroje proudu. Musíme si ale také uvědomit, že čím je počítač rychlejší, tím je zranitelnější a tím menší přepětí může způsobit poruchu hardwaru a chyby softwaru. Ceny ochranných zařízení již nejsou nijak vysoké, a tak se jistě vyplatí váš „digitální byt“ chránit – nejen proti zlodějům, ale také proti výkyvům v dodávce elektrické energie. Rada na závěr – při bouřce pro jistotu vypněte všechna zařízení a vytáhněte přívodní kabely ze zásuvky.

Poznámky na okraj

Máme-li na sobě součást oděvu ze syntetického materiálu a pohybujeme-li se po nevodivé podlaze, vytváří se elektrostatické napětí o velikosti až několika kilovoltů. Při dotyku s uzemněnými předměty pocítíme elektrickou ránu. Zdravotní nebezpečí nehrozí, ale elektrostatický výboj mnohdy zcela zničí slaboproudá zařízení. Nikdy se proto nedotýkáme konektorů přístrojů, nejsme-li si jisti, že nemáme elektrostatický náboj. Ten odstraníme např. umytím rukou.

Před záhadnými problémy u počítače se vyvarujeme tím, že budeme trochu nepořádní – kabely nebudeme svinovat do smyček, ty by vyvolaly indukci. Ze stejného důvodu napájecí a datové kabely nepovedeme těsně vedle sebe. Pro připojení zařízení používáme jen kabely dodané s výrobkem nebo shodného provedení. V žádném případě ne doma smontované, prodřené či jinak poškozené.

Z důvodu možnosti posunu fáze se nedoporučuje připojit každou periferii do jiné zásuvky. Periferie napájíme z jedné zásuvky prodlužovacím kabelem s panelem zásuvek.

Je jasné, že elektronická zařízení mohou být spolehlivě chráněna jen tehdy, jsou-li připojena do elektrické zásuvky provedené podle normy ČSN 332000 (staré ČSN 341010) a norem souvisejících.

Ochranná zařízení musí být označena buď značkou CE – výrobek splňuje požadavky EU – nebo znakem technické zkušebny ESČ. Výrobky takto neoznačené nekupujeme.

Častá otázka: počítač či jiné zařízení – vypínat, nebo nechat v provozu? Na jedné straně úspora energie a na straně druhé se elektronická zařízení ničí stálým zapínáním. Bude-li přestávka cca půl hodiny (např. svačina či oběd), zařízení necháme běžet, při delší přestávce, odchodu z kanceláře či bytu zařízení vypneme. I když se nová zařízení automaticky vypínají (jsou v režimu standby), jsou stále pod proudem a jsou tedy možným zdrojem požáru.

Ač je to divné, pokud svoji elektroniku ochráníme – a že to nějaké náklady navíc vyžaduje – u žádné tuzemské pojišťovny prozatím slevu na pojistném neobdržíme.

Více článků o bydlení s digitální technikou najdete v aktuálním čísle časopisu Digitální byt.