|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Bezpieczeństwo elektryczne komputerów i sieci komputerowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Komputery Obecnie coraz więcej osób korzysta z komputerów osobistych, w wielu organizacjach i instytucjach komputery są podłączone do sieci lokalnej. Wiele osób słyszało o zasilaczach awaryjnych io tym, że „do normalnej pracy obudowa komputera musi być uziemiona”, jednak zagadnienia bezpieczeństwa elektrycznego sprzętu komputerowego zdaniem autora nie doczekały się wystarczającego omówienia w literaturze i czasopismach komputerowych. Obecnie głównym dokumentem regulującym projektowanie, wykonywanie i eksploatację instalacji elektrycznych są „Zasady wykonywania instalacji elektrycznych” [1]. Rozważ sposoby zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego. P.1.7.32 PUE reguluje środki ochrony przed porażeniem elektrycznym ludzi: transformator separacyjny, podwójna izolacja, uziemienie, uziemienie, wyłączenie ochronne, wyrównanie potencjałów. Transformator separacyjny - jest to transformator o podwyższonej izolacji, dzięki czemu znacznie zmniejsza się możliwość przejścia napięcia uzwojenia pierwotnego na wtórne. Transformatory separacyjne nie muszą być obniżające napięcie, jednak napięcie wtórne nie powinno przekraczać 380 V (patrz p. 1.7.44 PUE), ponadto z transformatora separacyjnego może być zasilany tylko jeden odbiornik elektryczny. Uzwojenie wtórne transformatora separacyjnego i podłączony do niego odbiornik elektryczny nie są uziemione. W przypadku braku uziemienia dotknięcie części pod napięciem lub obudowy z uszkodzoną izolacją nie stanowi zagrożenia, ponieważ sieć wtórna transformatora separacyjnego jest zwykle krótka, a prądy upływu w niej są niewielkie, jeśli izolacja jest dobra. Jeżeli jednocześnie dojdzie do uszkodzenia izolacji w innej fazie obwodu wtórnego (podwójne zwarcie), to na korpusie odbiornika może pojawić się napięcie względem ziemi, które w niekorzystnych warunkach może być niebezpieczne. Aby zmniejszyć prawdopodobieństwo podwójnych obwodów, do transformatora izolacyjnego można podłączyć nie więcej niż jeden odbiornik elektryczny zgodnie z punktem 1.7.42.2 Kodeksu instalacji elektrycznej. W dobie powszechnego stosowania zasilaczy impulsowych i chęci minimalizacji materiałochłonności produktów, formuła „jeden komputer + jeden transformator separacyjny” raczej nie znajdzie masowego (a nawet szerokiego) zastosowania. Zasilanie niskonapięciowe (42 V, patrz punkt 1.7.44 PUE) wiąże się również ze znacznymi kosztami materiałowymi - wymagany jest transformator obniżający napięcie o wystarczającej mocy, najlepiej ze zwiększoną izolacją między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym; zasilacze komputerowe muszą być zaprojektowane na napięcie 42 V. Autorowi nie jest znany ani jeden przypadek zastosowania zasilaczy o napięciu sieciowym 42 V w komputerach kompatybilnych z IBM (chociaż zasilacze o takim napięciu były produkowane dla komputerów szkolnych Elektroniki), a ich produkcja jest raczej nieopłacalna. Dlatego ta metoda nie może być zalecana do szerokiego zastosowania. Rozważ metodę ochrony podwójnej izolacji.podwójna izolacja, zgodnie z pkt. 1.7.29 PUE, jest to „połączenie izolacji roboczej i ochronnej (dodatkowej), w której dostępne w dotyku części odbiornika elektrycznego nie otrzymują niebezpiecznego napięcia, jeżeli uszkodzeniu ulegnie tylko izolacja robocza lub tylko ochronna (dodatkowa). Zasilacz komputera zwykle posiada na wejściu filtr tłumiący zakłócenia sieciowe (rys. 1).
Drugi styk złącza sieciowego jest z reguły podłączony do obudowy komputera. Kondensatory C2 i C3 są podłączone do przewodów zasilających, a drugie zaciski do obudowy komputera. W rzeczywistości zarówno przewód fazowy, jak i neutralny są podłączone do obudowy komputera za pomocą kondensatorów. Chociaż te kondensatory (zwykle ceramiczne) są przeznaczone do podwyższonego napięcia (1,5-2 kV), nie można powiedzieć, że mają „podwójną izolację”. W związku z tym zarówno zasilacz, jak i cały komputer nie mogą być uznane za urządzenia elektryczne z podwójną izolacją, a więc nie podlegają klauzuli 1.7.48.5 PUE, która stanowi, że możliwe jest nieuziemienie (zero). W praktyce zdarzały się przypadki, gdy nieuziemiona obudowa komputera „ściskała” po dotknięciu. Najwyraźniej większość tych przypadków jest związana z pogorszeniem stanu izolacji międzywarstwowej kondensatorów C2 i C3, czyli innymi słowy ze zwiększonym prądem upływu tych kondensatorów. Uziemienie i uziemienie. Zgodnie z punktem 1.7.33 Kodeksu Instalacji Elektrycznych uziemienie lub uziemienie instalacji elektrycznych należy wykonać przy napięciu znamionowym powyżej 42 V, ale poniżej 380 V prądu przemiennego w pomieszczeniach o zwiększonym zagrożeniu. Jeśli na przykład komputer znajduje się na stole, stół znajduje się w pobliżu grzejnika, który nie jest osłonięty kratkami izolacyjnymi, a odległość między komputerem a grzejnikiem wynosi 1 m lub mniej (taka sytuacja nie jest rzadkością), to już stwarza zwiększone zagrożenie. Jeżeli temperatura +24 ° С była utrzymywana w pomieszczeniu przez 1 godziny 35,1 min, to formalnie należy je sklasyfikować jako pomieszczenia o zwiększonym zagrożeniu. Uziemienie - środek przeznaczony do ochrony przed porażeniem prądem elektrycznym, które na skutek uszkodzenia izolacji występuje na powierzchni metalu lub innych elementów przewodzących prąd elektryczny lub części sprzętu, które nie są normalnie pod napięciem [2]. Bezpieczeństwo elektryczne osiąga się poprzez zastosowanie systemu urządzeń uziemiających, rozumianego jako zespół przewodów uziemiających. Uziemienie (uziemienie ochronne) jest stosowane w sieciach pracujących z izolowanym punktem neutralnym (na przykład 6 lub 10 kV). Istotą ochrony za pomocą uziemiacza jest stworzenie takiego uziemienia, które miałoby rezystancję na tyle małą, aby spadek napięcia na nim (mianowicie będzie niesamowity) nie osiągnął wartości niebezpiecznej dla człowieka; w uszkodzonej sieci konieczne jest zapewnienie takiego prądu, który byłby wystarczający do niezawodnej pracy urządzeń zabezpieczających. Zerowanie - jest to środek ochronny stosowany tylko w sieciach z uziemionym punktem zerowym o napięciu poniżej 1 kV, przeznaczony do ochrony przed napięciem występującym na metalowych częściach urządzeń, które normalnie nie są zasilane (ale mogą się znaleźć pod napięciem w wyniku uszkodzenia izolacji), polegający na wytworzeniu w uszkodzonym obwodzie prądu o wartości wystarczającej do zadziałania zabezpieczenia [2]. Zerowanie to celowe połączenie części instalacji elektrycznej, które normalnie nie są zasilane, z uziemionym punktem zerowym generatora lub transformatora w sieciach prądu trójfazowego. Tak więc zerowanie najwyraźniej można uznać za szersze pojęcie niż uziemienie, w tym drugie (jeśli korpus odbiornika zasilania jest uziemiony, to jest jednocześnie uziemiony; inną rzeczą jest to, czy w sieci z solidnie uziemionym przewodem neutralnym stosuje się powtarzające się przewody uziemiające, czy nie). Rysunek 2 wyjaśnia fizyczną istotę zerowania, gdzie 1 jest źródłem energii (transformator obniżający napięcie 6 kV / 380 V lub 10 kV / 380 V z uziemionym punktem neutralnym); 2 - uziemienie przewodu neutralnego transformatora (uziemienie główne); 3 - powtarzająca się elektroda uziemiająca; 4 - konsument energii (komputer osobisty); 5 - urządzenie zabezpieczające (bezpiecznik topikowy lub automatyczny itp.).
W przypadku zwarcia przewodu fazowego z obudową w obwodzie „przewód faza – przewód neutralny” płynie prąd zwarciowy Ikz, który powoduje zadziałanie zabezpieczenia. Aby zmniejszyć napięcie stykowe, stosuje się powtarzającą się elektrodę uziemiającą 3. W przypadku jej braku, w przypadku zwarcia międzyfazowego, napięcie dotykowe (napięcie na ciele względem ziemi) będzie równe połowie przewodu fazowego, jeżeli rezystancja przewodu fazowego jest równa rezystancji przewodu neutralnego, i ponad połowie przewodu fazowego, jeżeli rezystancja przewodu fazowego jest mniejsza niż rezystancja przewodu neutralnego (co zdarza się często). Prawdopodobieństwo uszkodzenia prawidłowo dobranego zabezpieczenia (gdy operator dotyka obudowy w momencie zwarcia przewodu fazowego z obudową) jest dość małe, ale nie można tego całkowicie wykluczyć, a napięcie dotykowe może utrzymywać się na obudowie przez jakiś czas. Aby go zmniejszyć, stosuje się powtarzającą się elektrodę uziemiającą 3. Pojawia się obwód, jakby omijał przewód neutralny. Rezystancja tego obwodu jest znacznie większa niż rezystancja przewodu neutralnego, a zatem obwód ten nie wpływa znacząco na wartość prądu płynącego przez przewód neutralny, ale napięcie względem ziemi maleje. Jeżeli rezystancja uziomu (pojedynczego lub systemowego) jest równa rezystancji przewodu neutralnego transformatora, to napięcie dotykowe względem ziemi będzie równe połowie spadku napięcia na przewodzie neutralnym (napięcie dotykowe np. 110 V rozłoży się równomiernie pomiędzy szeregowo połączonymi uziomami). Odpowiednio, zmieniając stosunek uziomu wtórnego i głównego, można zmienić napięcie dotykowe na korpusie odbiornika mocy (a także na korpusie transformatora zasilającego). W praktyce jednak na obu końcach (przy odbiorniku elektrycznym i przy transformatorze) występuje duża liczba naturalnych przewodów uziemiających (konstrukcje wzmacniające, fundamenty, rurociągi, metalowe osłony kabli itp.); rezystancja uziemienia tych naturalnych przewodów uziemiających jest odzwierciedlona w rezystancji uziemienia głównego i wtórnego przewodu uziemiającego i uwzględnienie tego efektu jest raczej trudne. Powstaje niepewność, która jest wadą zerowania. Powszechny (i często praktykowany) schemat uziemienia obudowy komputera, pokazany na rys. 3, należy uznać za nie zapewniający bezpieczeństwa elektrycznego, ze względu na to, że przy zwarciu przewodu fazowego z obudową prąd zwarciowy Ikz płynie nie przez przewód neutralny, ale przez połączone szeregowo uziomy główny (2) i wtórny (3) (należy również uwzględnić rezystancję uziemienia). Prąd ten może nie być wystarczający do wyzwolenia urządzenia zabezpieczającego 5, a napięcie dotykowe zbliżone do napięcia fazowego może utrzymywać się na obudowie 4 komputera przez długi czas.
Wyłączenie bezpieczeństwa - zabezpieczenie szybkoobrotowe, które zapewnia samoczynne wyłączenie instalacji elektrycznej w przypadku wystąpienia w niej niebezpieczeństwa porażenia prądem. Istnieje wiele różnych schematów wyłączeń ochronnych, jednak najczęściej opierają się one na tzw. przekładniku prądowym składowej zerowej [4]. Zasada działania wyłącznika ochronnego wyjaśniona jest na rys.4.
Przekładnik prądowy 1 o sekwencji zerowej to rdzeń toroidalny (zwykle wykonany z ferrytu) z trzema uzwojeniami. Działanie urządzenia opiera się na zasadzie rozdzielania różnicy prądów Ip przechodzących przez przewód neutralny i fazowy. Uzwojenia W1 i W2 mają taką samą liczbę zwojów i są połączone tak, że prądy I1 (płynący w przewodzie fazowym) i I2 (płynący w przewodzie neutralnym) wytwarzają przeciwne strumienie magnetyczne. Jeśli prądy I1 i I2 są równe, wypadkowy strumień magnetyczny jest równy zeru, aw uzwojeniu W0 nie jest indukowane żadne napięcie. Gdy prąd zostanie rozgałęziony (na skutek dotknięcia przez osobę obudowy, na której faza jest zamknięta), wynikowy strumień magnetyczny nie będzie już równy zeru, ponieważ prądy I1 i I2 nie są sobie równe (I1 = I2 + I4), aw uzwojeniu W0 indukuje się napięcie, powodując zadziałanie elementu wykonawczego 2, który odłącza oba przewody zasilające od obciążenia. Prąd instalacji (przy którym odłączane jest obciążenie) można dobrać na tyle mały (kilka miliamperów), aby nie stanowił zagrożenia dla ludzi. Wyłącznik różnicowoprądowy ma następujące zalety:
Urządzenia różnicowoprądowe (RCD) były produkowane masowo wiele lat temu [4]. Nowoczesna technologia mikroukładów umożliwia tworzenie tak małych urządzeń, że można je wbudować we wtyczkę sieciową. W późnych latach 80. mikroukład zawierający główne bloki RCD został opisany w czasopiśmie Electronics. Podobny chip (K1182CA1) jest również produkowany przez SPC SIT (Rosja, Briańsk) [5]. Autor nie spotkał się jeszcze z kablami komputerowymi z wyłącznikiem różnicowoprądowym wbudowanym we wtyczkę, a wykonanie takiego kabla jest podobno dość trudne we własnym zakresie. Jednak całkiem możliwe jest zabudowanie takiego urządzenia w blok energetyczny - skrzynkę wykonaną z materiału izolacyjnego, na której zamocowane są 2-3 gniazda komputerowe (z trzema pinami) i do której podłączona jest konwencjonalna dwupinowa wtyczka sieciowa z kablem i przewodem uziemiającym. Dlatego, aby zapewnić bezpieczeństwo elektryczne, można zalecić jednemu użytkownikowi komputera użycie wyłącznika różnicowoprądowego w połączeniu z uziemieniem; uziemienie usuwa również potencjał statyczny z obudowy komputera, co zwiększa niezawodność pamięci RAM i dysku twardego komputera [6]. W przypadku wyłącznika różnicowoprądowego wymagania dotyczące uziemienia stają się mniej rygorystyczne (jego rezystancja może być większa niż 4 omy, większa niż rezystancja głównego uziomu; nie spowoduje to wzrostu napięcia dotykowego jak w układach z zerowaniem). Wadą korzystania z wyłącznika różnicowoprądowego jest możliwa utrata danych po jego uruchomieniu, ale trzeba się z tym pogodzić. W lokalnych sieciach komputerowych bezpieczeństwo elektryczne wygląda trochę inaczej. Schemat połączeń sieci lokalnej przedstawiono na rys.5.
Serwer jest zasilany z zasilacza awaryjnego (UPS); w tym UPS obwody wtórne są galwanicznie odizolowane od sieci. Z punktu widzenia bezpieczeństwa elektrycznego UPS (w angielskiej transkrypcji UPS) można uznać za „ulepszony analog” transformatora izolacyjnego; żaden z dwóch wyjściowych przewodów zasilających nie jest uziemiony (podobnie jak żadne z wyjść uzwojenia wtórnego transformatora separacyjnego nie jest uziemione). Oczywiście fajnie byłoby wyposażyć wszystkie komputery w sieci lokalnej w UPS, co wyeliminowałoby utratę danych, ale to rozwiązanie jest dość drogie. Oczywiście pojedynczy użytkownik może również wyposażyć swój komputer w UPS, ale koszt UPS jest co najmniej kilkukrotnie wyższy niż koszt RCD. Ponadto istnieją zasilacze UPS, w których obwody wtórne nie są galwanicznie izolowane od sieci; „prawdziwe” UPS-y z izolacją galwaniczną są droższe. UPS, który zasila serwer, jest zasilany przez RCD, ale ten RCD różni się nieco od „standardowego” (na ryc. 5), przez który zasilane są pozostałe komputery w sieci lokalnej. „Standard RCD” odcina zasilanie od komputera, jeśli występuje prąd upływowy do ziemi. RCD serwera nie wyłącza zasilania w przypadku wycieku, a jedynie włącza sygnał dźwiękowy informujący o obecności napięcia dotykowego na obudowie UPS. Możesz wstawić ten sam RCD między UPS a serwer, sygnał dźwiękowy w takim przypadku będzie wskazywał na pogorszenie izolacji w zasilaczu serwera. Obudowy wszystkich komputerów są dodatkowo połączone oddzielnymi przewodami 8 i 10 ze stykiem uziemiającym bloku zasilającego 1 (lub połączone przewodem uziemiającym bezpośrednio z linią uziemiającą 5 jako serwer). Przewody te powielają przewód uziemiający standardowego przewodu komputerowego 2. Jak pokazuje doświadczenie, styk uziemiający standardowego gniazda komputerowego nie ma wystarczającej elastyczności, połączenie „uziemienia” jest czasami przerywane, co jest obarczone poważnymi konsekwencjami. Zasadniczo można zrezygnować z tych zbędnych przewodów, ale wtedy konieczne jest okresowe monitorowanie połączenia „uziemienia”, co nie zawsze jest wygodne. Komputery sieci lokalnej są połączone odcinkami kabla koncentrycznego ze standardowymi końcówkami za pomocą trójników, terminatory i rezystory o rezystancji równej impedancji falowej kabla są instalowane na obu końcach linii; jeden z terminatorów jest uziemiony (łańcuszek uziemiający 9 na rys. 5 można podłączyć do obudowy komputera). Linia uziemiająca 5 jest połączona przewodem uziemiającym 6 z elektrodą uziemiającą (lub pętlą uziemiającą) 7. Jako linię uziemiającą można użyć na przykład szyny miedzianej o przekroju 5-62 mm, jest ona wystarczająco elastyczna, co ułatwia układanie. Połączenie przewodów uziemiających 10 z linią uziemiającą 5 należy wykonać przez lutowanie. Przewód uziemiający 6 (najlepiej stalowy) łączy się z elektrodą uziemiającą 7 za pomocą spawania, a do przewodu uziemiającego za pomocą lutowania, przy czym miejsce lutowania powinno znajdować się w pomieszczeniu. Jeśli w budynku są inni (i jeszcze potężniejsi) odbiorcy energii elektrycznej, którzy wymagają uziemienia, wówczas ich przewody uziemiające należy podłączyć bezpośrednio do pętli uziemienia 7. W przeciwnym razie potężny odbiorca może powodować wahania napięcia na przewodzie uziemiającym 6 lub linii uziemiającej 5, wahania te mogą prowadzić do awarii w sieci lokalnej. Kabel zasilający bloki mocy 1 i 3 jest podłączony do sieci za pomocą standardowych urządzeń ochronnych (bezpieczników lub wyłączników elektromagnetycznych). Wybór tego ostatniego odbywa się zgodnie z wymaganiami PUE. Literatura:
Autor: V. I. Wasilenko
Sztuczna skóra do emulacji dotyku
15.04.2024 Żwirek dla kota Petgugu Global
15.04.2024 Atrakcyjność troskliwych mężczyzn
14.04.2024
▪ Atrament, który zmienia kolory ▪ Ozon na poziomie gruntu ogranicza wzrost drzew ▪ O korzyściach płynących z czytania ▪ Modułowy smartfon Puzzlephone ▪ Pojedyncza ładowarka do telefonów komórkowych UE
▪ sekcja strony Zastosowanie mikroukładów. Wybór artykułu ▪ artykuł Henry'ego Warda Beechera. Słynne aforyzmy ▪ artykuł Jaka jest różnica między osobami cierpiącymi na syndrom jerozolimski? Szczegółowa odpowiedź ▪ makler giełdowy artykułów. Opis pracy
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony