УСТРОЙСТВО БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ КОМПЬЮТЕРОВ И КОМПЬЮТЕРНЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для питания компьютеров и систем на их основе, особенностью которых является использование в блоках питания на входе бестрансформаторных выпрямителей и необходима защита от утечки конфиденциальной информации.
Известно преобразование сетевого напряжения переменного тока в напряжение переменного тока перед подачей его на вход выпрямителя, обеспечивая при этом электрическую развязку цепи питания постоянным напряжением и входной электрической сети для фильтрации помех, следствием чего в неявной форме является защита от утечки конфиденциальной информации. [1]
В настоящее время применяются в основном два типа технических устройств электропитания компьютеров и систем на их основе. В устройствах первого типа питание компьютеров или компьютерных систем осуществляется в нормальном режиме от сети напряжением переменного тока непосредственно или путем преобразования его вначале в напряжение постоянного тока с последующим преобразованием в напряжение переменного тока. При отклонениях сетевого напряжения от нормального режима бесперебойное электропитание осуществляют от аккумуляторов, но преобразуя посредством
инвертора напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока. Этот тип устройства реализуется в системах бесперебойного питания типа off-line или on-line соответственно, выпускаемых фирмами АРС, Best, Power, Emerson Electric и др. [2, 3].
Преобразование переменного тока сети в постоянное, а затем постоянного в переменное для питания компьютеров и компьютерных систем не исключает перерывов в питании при переключениях сети переменного тока на инвертор, возможна подача на инвертор и компьютер электроэнергии сети переменного тока искаженной синусоидальной формы, отсутствует защита от утечки конфиденциальной информации компьютера и компьютерных систем, передача которой возможна по гальванической связи участков цепей переменного и постоянного тока.
Второй тип технических устройств [4] обеспечения компьютеров и компьютерных систем бесперебойным питанием, который принят за прототип, осуществляет питание напряжением постоянного тока, причем в нормальном режиме - сразу после преобразования сетевого напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока, а при отклонениях сетевого напряжения от нормального режима - непосредственно от накопителя энергии постоянного тока (электролитические конденсаторы, молекулярные накопители, аккумуляторные батареи). Кроме того, перед подачей электропитания на компьютеры его конвертируют и стабилизируют для компенсации нестабильности внешней сети. Осуществление электропитания в этом устройстве исключает двойное преобразование электроэнергии, улучшает качество подаваемого
напряжения, исключает инвертор, но возможна подача на выпрямитель переменного тока искаженной синусоидальной формы от сети, что требует применения сложной схемы выпрямления, а также отсутствует защита от утечки конфиденциальной информации компьютера и компьютерных систем из-за их гальванической связи с сетью.
Задача технического решения создать устройство обеспечивающее бесперебойное и качественное электропитание компьютеров и компьютерных систем с защитой от утечки конфиденциальной информации.
Задача решается следующим образом. В известном способе бесперебойного электропитания компьютеров и компьютерных систем, при котором сетевое напряжение переменного тока преобразуют в напряжение постоянного тока посредством выпрямителя, непосредственно связанного с сетью, создавая тем самым пути утечки конфиденциальной информации, характеристики которого зависят от синусоидальности кривой напряжения сети, согласно заявляемой полезной модели электропитание компьютеров и компьютерных систем, особенностью которых является использование в блоках питания на входе бестрансформаторных выпрямителей, осуществляют напряжением постоянного тока, причем в нормальном режиме - после предварительного преобразования сетевого напряжения переменного тока в напряжение переменного тока посредством агрегата гальванической развязки и последующего преобразования в напряжение постоянного тока, а при отклонениях сетевого напряжения питание осуществляется непосредственно от накопителя постоянного тока.
Заявляемая полезная модель отличается от прототипа тем, что в нормальном режиме питание компьютеров и компьютерных систем осуществляют постоянным током от неуправляемого выпрямителя, подключаемого к трехфазному напряжению переменного тока от агрегата гальванической развязки, питаемого от сети, представляющего собой трехфазную электрическую синхронную машину, объединяющую в одном агрегате электродвигатель и электрогенератор, обмотки которых расположены на совмещенном статоре и возбуждаются обмоткой общего ротора [5]. Преимуществом этой машины по сравнению с известным одноякорными преобразователями-умформерами [6] является высокая нагрузочная и перегрузочная способности, отсутствие щеточно-коллекторного узла, высокий КПД, низкие эксплуатационные затраты и т.д. Передача энергии от электродвигателя к электрогенератору происходит с высоким КПД через единое магнитное поле без электромеханических преобразователей, обеспечивая на входе в выпрямитель трехфазное напряжение неискаженной синусоидальной формы. Цепь питания постоянным током компьютеров и компьютерных систем электрически развязана этим агрегатом гальванической развязки с сетью, что обеспечивает защиту компьютеров от утечки конфиденциальной информации и защиту их от всех видов возмущений во входной сети при исключении дополнительных устройств улучшения качества электроэнергии - конверторов и стабилизаторов напряжения, применяемых в прототипе, за счет подачи в неуправляемый выпрямитель напряжения неискаженной синусоидальной формы, обеспечивающей стабильную работу выпрямителя.
Осуществление электропитания компьютеров и компьютерных систем напряжением постоянного тока от неуправляемого выпрямителя, получающего напряжение переменного тока от объединенной синхронной электрической машины, подключенной к внешней сети, согласно заявляемому способу промышленно применимо.
Электропитание компьютеров и компьютерных систем при отклонениях сетевого напряжения от нормального осуществляют непосредственно от накопителя энергии без перерывов в электропитании.
На фиг.1 приведена блок-схема, реализующая полезную модель. Блок-схема содержит агрегат гальванической развязки 1, к выходу которого последовательно подключен неуправляемый выпрямитель 2, накопитель энергии постоянного тока 3 и потребитель 4 (компьютер или компьютерная система). В качестве накопителя энергии постоянного тока в зависимости от длительности возможных перерывов могут быть использованы либо аккумуляторные батареи, либо молекулярные накопители.
Устройство выполняют следующим образом: сетевое напряжение преобразуют посредством агрегата гальванической развязки 1 в напряжение переменного тока неискаженной синусоидальной формы, выпрямляют его неуправляемым выпрямителем 2 в стабильное напряжение постоянного тока величиной 300-310 В, которым непосредственно без потерь энергии питают компьютер 4 или компьютерную систему 4. Этим напряжением постоянного тока одновременно заряжают накопитель энергии постоянного тока 3, который поддерживает в необходимых пределах постоянное напряжение при исчезновении
сетевого напряжения, обеспечивая постоянное и надежное электропитание компьютера 4. Для защиты от утечки конфиденциальной информации компьютеров организуют посредством агрегата 1 взаимодействие участков электрических цепей переменного и постоянного тока без их непосредственного контакта - без их гальванической связи.
Источники, принятые во внимание
1. Мкртчян Ж.А. Основы построения устройств электропитания ЭВМ. Москва: «Радио и связь», 1990
2. Exide Electronics: «Источники бесперебойного питания корпорации Exide Electronics». Проспект фирмы, 1998.
4. Exide Electronics: «Источники бесперебойного питания PC MAGAZINE/RE. Спецвыпуск, январь 1997 г., с.68-97. МИР ИБП. МИР ПК, март 1997 г., с.33-57. Брифинг производителей источников бесперебойного питания. Компьютер. Октябрь 1997 г., с.212-230
4. Патент R 2242833 C1 кл. 7 H 02 J 9/04, опублик. 2004. Бюл. №35
5. RWE Piller GmbH: PILLER UNIBLOK-R. Dynamic uninterruptible power supply and power conditioning device. Проспект фирмы, 2002.
6. Копылов И.П. Электрические машины. Москва: «Логос», 2000.