Во-первых, это параметры самой промышленной сети. Стандартным требованием к питающей сети является напряжение 220 В с допустимыми отклонениями от —15 % до +10 % от номинала (187–242 В) при частоте 50±1 Гц, определенные ГОСТ 13109-87 «Электрическая энергия. Требования к качеству электрической энергии в электрических сетях общего назначения».
Требования ГОСТ весьма жесткие и однозначные. Но строгость российских стандартов (как и российских законов) смягчается необязательностью их выполнения (или соблюдения). Нередки случаи длительного «проседания» напряжения в электросети ниже 180 вольт. А от повышенного напряжения в сети пострадал не один бытовой холодильник или телевизор.
Вторым обстоятельством является то, что помимо весьма низкого зачастую качества параметров самой электрической сети, электронное оборудование, питающееся от сети переменного тока, подвергается негативным воздействиям разного рода помех со стороны этой питающей сети. А подобных помех в сети великое множество. Возникают они очень просто: включился холодильник — сработало пусковое реле его компрессора, а в момент включения он потребляет ток, в десятки раз превышающий тот, что указан в паспорте. На этот миг в питающей сети возникает «просадка» напряжения с последующим всплеском, то есть помеха.
Даже включение обычной лампочки в люстре приводит к возникновению помехи такого же характера, поскольку она в момент включения потребляет ток примерно в 10 раз больший номинального (пока спираль холодная). Это, кстати, главная причина их довольно частого перегорания. Для предотвращения обычно ставят специальные устройства, позволяющие ей медленно (около 5 секунд) разгореться.
Но самое неприятное то, что амплитуда (напряжение) выброса помехи может исчисляться сотнями, а то и тысячами вольт. Этого вполне хватит, чтобы «спалить» какое-либо чувствительное устройство. Это так называемые импульсные (или быстрые) помехи. Кроме них бывают еще помехи, представляющие медленно меняющееся напряжение, другими словами — это сравнительно медленное (как правило, секунды и доли секунды) изменение напряжения в сети.
Таким образом, к основным факторам питающей электросети, негативно воздействующим на электронную аппаратуру и вычислительную технику, можно отнести следующие:
1. Высоковольтные импульсные перенапряжения — грозовые, длительностью от долей до десятков микросекунд, и коммутационные, длительностью до десятков и сотен миллисекунд. Грозовые перенапряжения могут достигать десятков киловольт, коммутационные — единиц киловольт.
2. Повышения напряжения выше 110 % от номинала, кратковременные (несколько периодов сети) или длительные, вызванные неполадками в сети (например, перекосом фаз).
3. Кратковременные провалы (в течение нескольких периодов), вызванные подключением мощной нагрузки, и длительные понижения напряжения ниже 85 % от номинального значения.
4. Пропадание напряжения более чем на два полупериода частоты.
5. Радиочастотные шумы от воздействия мощных радиопередающих устройств и помехи от импульсных блоков питания.
6. Отклонение частоты питающей сети от номинала 50 Гц.
7. Гармонические искажения питающего напряжения (отклонение формы от синусоидальной).
Степень воздействия этих факторов питающей сети на аппаратуру различна. Возможны случаи сбоев в работе (импульсные помехи и провалы питающего напряжения), самопроизвольного отключения или перезапуска устройств и даже выход их из строя под действием импульсных помех или длительных перенапряжений.
В-третьих, традиционные электросети работают на более или менее линейную (активную) нагрузку, и в спектре тока основная мощность приходится на первую гармонику. В трехфазной сети с равномерно распределенной по фазам линейной нагрузкой в идеале через нейтральный провод ток практически не течет, поскольку токи от нагрузок всех трех фаз компенсируют друг друга. Учитывая это свойство, в четырехпроводных кабелях, широко применяемых в трехфазных сетях с глухозаземленной нейтралью, часто используют нейтральный провод существенно меньшего сечения, чем сечение фазных проводников. А электропитание компьютерного оборудования и имеет нюанс, обусловленный ярко выраженной динамической нелинейностью входной цепи используемых в них бестрансформаторных блоков питания. На самом деле в составе таких блоков питания имеются трансформаторы. Другое дело, что габариты и вес этих трансформаторов много меньше, чем у трансформаторов в блоках питания, работающих без преобразования частоты, то есть на частоте питающей сети — 50 Гц. При нелинейной симметричной нагрузке фаз при большом уровне третьей гармоники тока (что характерно для бестрансформаторных блоков питания) взаимной компенсации токов не происходит, и действующее значение тока в нулевом проводе оказывается даже больше, чем в каждом из фазных. Таким образом, при подключении большого числа компьютеров к традиционной четырехпроводной трехфазной сети происходит перегрузка нулевого провода. Эта перегрузка приводит к последствиям разной степени тяжести — от «набегания» помехи переменного тока на нулевом проводе до перегорания этого нулевого провода, который никогда не защищают от перегрузки, ведь все автоматы защиты ставятся только в фазных проводах. Такая ситуация наиболее вероятна в зданиях старой застройки, электропроводка которых рассчитывалась на преобладающее использование активной нагрузки (электроосвещение, калориферы и т. п.). В настоящее же время для питания электронной аппаратуры используют только бестрансформаторные блоки питания. При относительно более сложной схеме они имеют значительно меньший вес и габариты. Да что там электронная аппаратура! На смену привычным осветительным лампочкам накаливания пришли низковольтовые (12 В), питание которых осуществляется от сетевых адаптеров, имеющих в своем составе бестрансформаторный блок питания.