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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 컴퓨터 및 컴퓨터 네트워크의 전기 안전. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
현재 점점 더 많은 사람들이 개인용 컴퓨터를 사용하고 있으며 많은 조직과 기관에서 컴퓨터가 로컬 네트워크에 연결되어 있습니다. 많은 사람들이 무정전 전원 공급 장치에 대해 들어왔고 "정상적인 작동을 위해서는 컴퓨터 케이스를 접지해야 합니다"라고 들었지만 저자의 의견으로는 컴퓨터 장비의 전기 안전 문제가 문헌 및 컴퓨터 정기 간행물에서 충분히 다루어지지 않았습니다. . 현재 전기 설비의 설계, 설치 및 운영을 규제하는 주요 문서는 "전기 설비 설치 규칙"[1]입니다. 전기 안전을 보장하는 수단을 고려하십시오. P.1.7.32 PUE는 사람에 대한 감전 방지 조치를 규정합니다: 절연 변압기, 이중 절연, 접지, 제로화, 보호 차단, 등전위화. 절연 변압기 - 이는 절연이 강화된 변압기이므로 380차 권선의 전압이 1.7.44차 권선으로 전이될 가능성이 크게 감소됩니다. 절연 변압기는 강압할 필요가 없지만 XNUMX차 전압은 XNUMXV를 초과해서는 안 됩니다(PUE의 XNUMX절 참조). 또한 하나의 전기 수신기만 절연 변압기에서 전원을 공급받을 수 있습니다. . 절연 변압기의 XNUMX차 권선과 이에 연결된 전기 수신기는 접지되지 않습니다. 접지가 없는 경우 절연 변압기의 XNUMX차 네트워크는 일반적으로 짧고 절연이 양호하면 누설 전류가 작기 때문에 충전부나 절연이 손상된 하우징을 만져도 위험하지 않습니다. 동시에 XNUMX차 회로의 다른 위상에서 절연 손상이 발생하는 경우(이중 단락) 접지에 대한 전압이 전력 수신기 본체에 나타날 수 있으며 이는 불리한 조건에서 위험할 수 있습니다. 이중 회로 가능성을 줄이기 위해 전기 설치 규정의 1.7.42.2항에 따라 절연 변압기에 하나 이상의 전기 수신기를 연결할 수 없습니다. 스위칭 전원 공급 장치가 널리 사용되고 제품의 재료 소비를 최소화하려는 시대에 "컴퓨터 42대 + 절연 변압기 1.7.44대"라는 공식은 대량(또는 심지어 광범위한) 적용을 찾기 어려울 것입니다. 저전압 전원 공급 장치(42V, PUE의 42항 참조)도 상당한 재료비와 관련이 있습니다. 충분한 전력을 갖춘 강압 변압기가 필요하며, XNUMX차 권선과 XNUMX차 권선 사이의 절연이 증가하는 것이 바람직합니다. 컴퓨터 전원 공급 장치는 XNUMXV 전압으로 설계되어야 합니다. 저자는 IBM 호환 컴퓨터에서 주 전압이 XNUMXV인 전원 공급 장치를 사용하는 단일 사례를 알지 못합니다(이러한 전압을 갖는 전원 공급 장치는 Elektronika용으로 생산되었지만). 학교 컴퓨터), 생산에 참여할 가치가 거의 없습니다. 따라서 이 방법은 폭넓은 적용에는 권장되지 않습니다. 이중 절연 보호 방법을 고려하십시오.이중 절연, PUE의 조항 1.7.29에 따르면 이는 "작업 및 보호(추가) 절연의 조합으로, 터치에 접근할 수 있는 전기 수신기의 부품은 작동 또는 보호만 있는 경우 위험한 전압을 획득하지 않습니다( 추가) 절연이 손상됨 컴퓨터 전원 공급 장치에는 일반적으로 입력에 필터가 있어 네트워크의 간섭을 줄입니다(그림 1).
네트워크 커넥터의 두 번째 접점은 일반적으로 컴퓨터 케이스에 연결됩니다. 커패시터 C2 및 C3은 공급 도체에 연결되고 두 번째 단자는 컴퓨터 케이스에 연결됩니다. 실제로 위상 및 중성선은 모두 커패시터를 통해 컴퓨터 케이스에 연결됩니다. 이러한 커패시터(보통 세라믹)는 증가된 전압(1,5-2kV)을 위해 설계되었지만 "이중 절연"이 있다고 말할 수는 없습니다. 결과적으로 전원 공급 장치와 컴퓨터 전체는 이중 절연 전기 제품으로 간주될 수 없으므로 접지(1.7.48.5)하지 않을 수 있음을 명시하는 PUE XNUMX항의 적용을 받지 않습니다. 실제로 접지되지 않은 컴퓨터 케이스를 만졌을 때 "끼는" 경우가 있었습니다. 분명히 이러한 경우의 대부분은 커패시터 C2 및 C3의 층간 절연 열화, 즉 이러한 커패시터의 누설 전류 증가와 관련이 있습니다. 접지 및 접지. 전기 설치법 1.7.33항에 따라 전기 설비의 접지는 위험이 높은 실내에서 42V 이상, 380V AC 미만의 정격 전압에서 수행되어야 합니다. 예를 들어, 컴퓨터가 테이블 위에 있고 테이블이 단열 그릴로 둘러싸여 있지 않은 난방 라디에이터 근처에 있고 컴퓨터와 라디에이터 사이의 거리가 1m 이하인 경우(이런 상황은 드문 일이 아님) 이것은 이미 위험을 증가시킵니다. +24 ° С의 온도가 실내에서 1시간 35,1분 동안 유지되면 공식적으로 위험이 증가한 건물로 분류되어야 합니다. 접지 - 절연 손상으로 인해 금속 표면이나 기타 전기 전도성 요소 또는 일반적으로 전원이 공급되지 않는 장비 부품에서 발생하는 전압 충격으로부터 보호하도록 설계된 수단입니다 [2]. 전기 안전은 접지 도체 세트로 이해되는 접지 장치 시스템을 사용하여 달성됩니다. 접지(보호 접지)는 절연된 중성선(예: 6 또는 10kV)으로 작동하는 네트워크에 사용됩니다. 접지 장치를 사용하는 보호의 본질은 저항이 충분히 작아서 전압 강하(즉, 놀랍습니다)가 인간에게 위험한 값에 도달하지 않는 접지를 만드는 것입니다. 손상된 네트워크에서는 보호 장치의 안정적인 작동에 충분한 전류를 제공해야 합니다. 제로화 - 이는 전압이 1kV 미만인 중성선이 막힌 네트워크에서만 사용되는 보호 조치로, 일반적으로 전원이 공급되지 않는(그러나 절연 손상으로 인해 전원이 공급될 수 있는) 장비의 금속 부분에서 발생하는 전압으로부터 보호하도록 설계되었습니다. 이는 보호를 트리거하기에 충분한 전류 값의 손상된 회로를 생성하는 것으로 구성됩니다 [2]. 영점 조정은 XNUMX상 전류 네트워크에서 발전기 또는 변압기의 방전 접지 중성선으로 일반적으로 전원이 공급되지 않는 전기 설비의 부품을 의도적으로 연결하는 것입니다. 따라서 영점 조정은 접지보다 더 넓은 개념으로 간주될 수 있으며 후자도 포함됩니다(전력 수신기 본체가 접지된 경우 동시에 접지됩니다. 또 다른 문제는 반복 접지 도체가 네트워크에서 사용되는지 여부입니다. 단단히 접지된 중립 여부). 그림 2는 영점 조정의 물리적 본질을 설명합니다. 여기서 1은 에너지원(강압 변압기 6kV/380V 또는 막접지 중성선이 있는 10kV/380V)입니다. 2 - 변압기 중성선 접지(주 접지); 3 - 반복 접지 전극; 4 - 에너지 소비자(개인용 컴퓨터) 5 - 보호 장치(가용성 또는 자동 퓨즈 등).
상선이 하우징에 단락되면 "상선 - 중성선" 회로에 단락 전류 Ikz가 흘러 보호 장치가 작동하게 됩니다. 접촉전압을 낮추기 위해 반복접지도체 3을 사용하는데, 이것이 없으면 상간 단락시 접촉전압(접지에 대한 케이스의 전압)은 상선의 절반이 된다. 위상 와이어의 저항이 중성선의 저항과 같고 위상 와이어의 저항이 위상 와이어의 절반보다 큰 경우 위상 와이어의 저항이 중성선의 저항보다 작은 경우(자주 발생함) 올바르게 선택된 보호 기능이 실패할 확률(상선이 케이스에 닫히는 순간 작업자가 케이스를 만질 때)은 매우 낮지만 완전히 배제할 수는 없으며 터치 전압이 일부 동안 케이스에 남아 있을 수 있습니다. 시간. 이를 줄이기 위해 반복 접지전극 3을 사용하는데, 마치 중성선을 우회하는 듯한 회로가 나타난다. 이 회로의 저항은 중성선의 저항보다 훨씬 크기 때문에 이 회로는 중성선을 통해 흐르는 전류 값에 큰 영향을 미치지 않지만 접지에 대한 전압은 감소합니다. 재접지 전극(단일 또는 시스템)의 저항이 변압기의 중성선 저항과 같으면 접지에 대한 접촉 전압은 중성선의 전압 강하(접촉 전압)의 절반과 같습니다. 예를 들어 110V는 직렬로 연결된 접지 전극 사이에 균등하게 분배됩니다. 따라서 XNUMX차 접지 전극과 메인 접지 전극의 비율을 변경함으로써 수전부 본체(및 공급 변압기 본체)의 터치 전압을 변경할 수 있습니다. 그러나 실제로는 양쪽 끝(전기 수신기와 변압기)에 다수의 자연 접지 도체(보강 구조물, 기초, 파이프라인, 케이블의 금속 피복 등)가 있습니다. 이러한 자연 접지 도체의 접지 저항은 주 접지 도체와 보조 접지 도체의 접지 저항에 반영되므로 이 효과를 고려하기가 다소 어렵습니다. 불확실성이 발생하는데, 이는 널링의 단점입니다. 그림 3에 표시된 컴퓨터 케이스의 일반적인(종종 실행되는) 접지 방식은 위상 와이어가 케이스에 닫혀 있을 때 단락 전류 Ikz가 발생하므로 전기적 안전을 제공하지 않는 것으로 인식되어야 합니다. 중성선을 통하지 않고 직렬로 연결된 주(2) 및 반복(3) 접지 전극을 통해 흐릅니다(접지 저항도 고려해야 함). 이 전류는 보호소자(5)를 작동시키기에 충분하지 않을 수 있으며, 컴퓨터 케이스(4)에서는 상전압에 가까운 터치 전압이 오랫동안 유지될 수 있다.
안전 종료 - 감전 위험이 있는 경우 전기 설비를 자동으로 차단하는 고속 보호 기능입니다. 다양한 보호 차단 방식이 있지만 대부분 소위 영 시퀀스 변류기(Zero-Sequence Current Transformer)를 기반으로 합니다[4]. 보호 차단 작동 원리는 그림 4에 설명되어 있습니다.
영상변류기 1은 1개의 권선이 있는 환상형 코어(보통 페라이트로 만들어짐)입니다. 장치의 작동은 중성선과 상선을 통과하는 전류 Ip의 차이를 분리하는 원리를 기반으로 합니다. 권선 W2과 W1는 동일한 권선 수를 가지며 전류 I2(위상 와이어에 흐르는)과 I1(중성 와이어에 흐르는)가 반대 방향의 자속을 생성하도록 연결됩니다. 전류 I2과 I0가 동일하면 결과 자속은 1이고 권선 W2에는 전압이 유도되지 않습니다. 전류가 분기되면(사람이 위상이 닫힌 케이스를 만져서) 전류 I1과 I2가 동일하지 않기 때문에(I4 = I0 + I2) 결과 자속은 더 이상 XNUMX과 같지 않습니다. , WXNUMX 권선에 전압이 유도되어 작동 장치(XNUMX)가 발생하여 두 전선을 부하에서 분리합니다. 부하가 분리되는 설치 전류는 사람에게 위험을 초래하지 않을 정도로 충분히 작게(몇 밀리암페어) 선택될 수 있습니다. 잔류 전류 장치에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
잔류 전류 장치(RCD)는 수년 전에 대량 생산되었습니다[4]. 최신 마이크로회로 기술을 사용하면 네트워크 플러그에 내장할 수 있는 소형 장치를 만들 수 있습니다. 80년대 후반에 RCD의 메인 블록을 포함하는 초소형 회로가 Electronics 잡지에 설명되었습니다. 유사한 칩(K1182CA1)도 SPC SIT(러시아, 브라이언스크)에서 생산됩니다[5]. 저자는 아직 플러그에 RCD가 내장된 컴퓨터 케이블을 본 적이 없으며 이러한 케이블을 직접 만드는 것은 꽤 어려운 것 같습니다. 그러나 이러한 장치를 2-3개의 컴퓨터(XNUMX핀 포함) 소켓이 고정되고 케이블이 있는 기존 XNUMX핀 주 전원 플러그가 있는 절연 재료로 만들어진 상자인 전원 블록에 이러한 장치를 구축하는 것이 가능합니다. 그리고 접지선이 연결되어 있습니다. 따라서 전기 안전을 보장하기 위해 단일 컴퓨터 사용자는 접지와 함께 RCD를 사용하는 것이 좋습니다. 접지는 또한 컴퓨터 케이스에서 정전기 전위를 제거하여 컴퓨터의 RAM과 하드 드라이브의 신뢰성을 높입니다[6]. RCD의 경우 접지 요구 사항이 그다지 엄격하지 않습니다(저항은 주 접지 전극의 저항보다 높은 4옴을 초과할 수 있습니다. 이로 인해 다음이 있는 시스템에서처럼 접촉 전압이 증가하지 않습니다). 제로화). RCD 사용의 단점은 트리거될 때 데이터가 손실될 수 있다는 점이지만 이를 참아야 합니다. 로컬 컴퓨터 네트워크에서는 전기 안전이 약간 다르게 보입니다. 로컬 네트워크의 배선도는 그림 5에 나와 있습니다.
서버는 무정전 전원 공급 장치(UPS)로 전원을 공급받습니다. 이 UPS에서 보조 회로는 주전원으로부터 갈바닉 절연되어 있습니다. 전기 안전의 관점에서 UPS(영어 표기: UPS)는 절연 변압기의 "향상된 아날로그"로 간주될 수 있습니다. 두 개의 출력 공급선 중 어느 것도 접지되지 않습니다(절연 변압기의 XNUMX차 권선 출력 중 어느 것도 접지되지 않은 것처럼). 물론 로컬 네트워크의 모든 컴퓨터에 UPS를 장착하면 데이터 손실을 방지할 수 있으면 좋겠지만 이 솔루션은 상당히 비쌉니다. 물론 단일 사용자가 자신의 컴퓨터에 UPS를 장착할 수도 있지만 UPS 비용은 RCD 비용보다 최소한 몇 배 더 높습니다. 또한 보조 회로가 주전원으로부터 갈바닉 절연되지 않은 UPS도 있습니다. 갈바닉 절연 기능을 갖춘 "진정한" UPS는 가격이 더 비쌉니다. 서버에 전원을 공급하는 UPS는 RCD를 통해 전원이 공급되지만 이 RCD는 로컬 네트워크의 나머지 컴퓨터에 전원을 공급하는 "표준" RCD(그림 5)와 다소 다릅니다. "RCD 표준"은 접지로 누설 전류가 있는 경우 컴퓨터의 전원을 차단합니다. 서버의 RCD는 누수 발생 시 전원을 끄지 않고, 가청 신호만 켜서 UPS 케이스에 터치 전압이 있음을 나타냅니다. UPS와 서버 사이에 동일한 RCD를 삽입할 수 있으며, 이 경우 소리 신호는 서버 전원 공급 장치의 절연 성능 저하를 나타냅니다. 모든 컴퓨터의 케이스는 별도의 도체 8 및 10을 통해 전원 블록 1의 접지 접점에 추가로 연결됩니다(또는 서버로서 접지 도체를 통해 접지선 5에 직접 연결됨). 이 도체는 표준 컴퓨터 코드 2의 접지 도체를 복제합니다. 경험에 따르면 표준 컴퓨터 소켓의 접지 접점은 탄력성이 충분하지 않으며 "접지"연결이 때때로 끊어져 심각한 결과를 초래할 수 있습니다. 원칙적으로 이러한 중복 컨덕터는 생략할 수 있지만 "접지" 연결을 주기적으로 모니터링해야 하는데 이는 항상 편리한 것은 아닙니다. 로컬 네트워크 컴퓨터는 T 커넥터를 사용하여 표준 러그가 있는 동축 케이블 세그먼트로 연결되며, 케이블 임피던스와 동일한 저항을 갖는 터미네이터 및 저항기가 라인의 양쪽 끝에 설치됩니다. 터미네이터 중 하나는 접지되어 있습니다(그림 9의 접지 체인 5는 컴퓨터 케이스에 연결될 수 있음). 접지선 5는 접지 도체 6을 통해 접지 전극(또는 접지 루프) 7에 연결됩니다. 접지선으로는 예를 들어 단면적이 5-62mm인 구리 버스를 사용할 수 있으며 유연합니다. 충분하므로 누워 있기가 더 쉽습니다. 접지 도체(10)와 접지선(5)의 연결은 납땜으로 수행되어야 합니다. 접지 도체 6 (바람직하게는 강철)은 접지 전극 7에 용접으로 연결되고 접지선에 납땜으로 연결되며 납땜 장소는 실내에 있어야합니다. 건물에 접지가 필요한 다른 (더 강력한) 전기 소비자가 있는 경우 접지 도체를 접지 루프 7에 직접 연결해야 합니다. 그렇지 않으면 강력한 소비자가 접지 도체 6 또는 접지선 5에 전압 변동을 일으킬 수 있습니다. , 이러한 변동으로 인해 로컬 네트워크에 오류가 발생할 수 있습니다. 전원 블록 1과 3에 공급되는 케이블은 표준 보호 장비(퓨즈 또는 전자기 스위치)를 통해 주전원에 연결됩니다. 후자의 선택은 PUE의 요구 사항에 따라 수행됩니다. 문학 :
저자: V. I. Vasilenko
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