пользования энергии. Для того чтобы понять, что такое коэффициент мощности, следует в первую очередь ознакомиться со способами использования электрической энергии. В электрических цепях переменного тока существуют два типа нагрузки.

Резистивная (Resistive). Электрическая энергия превращается в тепло, свет, движение или работу.

Индуктивная (Inductive). Электрическая энергия поддерживает созданное электромагнитное поле, такое, например, как в трансформаторе или двигателе.

Резистивная нагрузка часто называется рабочей мощностью (working power) и измеряется в киловаттах (кВт). В свою очередь, индуктивная нагрузка называется реактивной мощностью (reactivepower) и измеряется в киловольт-амперах (кВ-А). Рабочая и реактивная мощность в целом составляют существующую или фиксируемую мощность (apparent power), измеряемую в кВ-А. Коэффициент мощности определяется как отношение рабочей и фиксируемой мощностей (кВт/кВ-А). В идеальном варианте коэффициент мощности равен единице, т. е. рабочая мощность совпадает с фиксируемой.

Понять концепцию резистивной нагрузки или рабочей мощности достаточно просто. Например, электрическая лампочка мощностью 100 Вт генерирует 100 Вт тепла и света, что является резистивной нагрузкой. Разобраться с индуктивной нагрузкой немного сложнее. Представьте себе следующее: электрический ток при прохождении через обмотки катушки трансформатора генерирует электромагнитное поле, которое, в свою очередь, наводит (индуцирует) электрический ток в другой паре обмоток. Никакой работы при этом не производится, но несмотря на это, определенное количество электрической энергии затрачивается на насыщение обмоток трансформатора и генерирование магнитного поля. Силовой трансформатор, не подключенный к какому-либо устройству, является примером индуктивной нагрузки. В этом случае есть только фиксируемая мощность, потребляемая для генерирования магнитных полей. Рабочая же мощность отсутствует, поскольку никакой работы при этом не выполняется.

В нагруженном трансформаторе одновременно используется как рабочая, так и реактивная мощности. Иначе говоря, рабочая мощность расходуется на выполнение какого-либо действия (допустим, питания электрической лампочки), а фиксируемая - на поддержку электромагнитного поля, генерируемого в обмотках трансформатора. В цепях переменного тока рабочие нагрузки могут не совпадать по фазе, т. е. нагрузки достигают максимальной величины в разное время. Это приводит к появлению нелинейных (гармонических) искажений в линиях электропередачи. Например, работающий электрический двигатель зачастую является основной причиной искажения сигнала телевизионного приемника, подключенного к той же силовой цепи.

Коррекция коэффициента мощности (PFC) обычно сводится к включению дополнительной емкости в электрическую цепь, что позволяет поддерживать индуктивную нагрузку без привлечения добавочной мощности из линии электропередачи. Такое решение уравнивает рабочую и фиксируемую мощности, позволяя тем самым достичь коэффициента мощности, равного единице. Один из методов, получивший название пассивной коррекции коэффициента мощности, предполагает непосредственное включение конденсаторов в электрическую цепь. Метод активной коррекции коэффициента мощности представляет собой более интеллектуальную схему, предназначенную для согласования индуктивных и резистивных нагрузок.

Блок питания, содержащий схему активной коррекции, получает из источника переменного тока электрический ток с незначительным искажением, достигая при этом

коэффициента мощности 0,9 и более. Входной сигнал с высоким уровнем искажения, получаемый блоком питания, называется нелинейной нагрузкой. Коэффициент мощности блока питания без учета коррекции, как правило, достигает величины 0,6-0,8. Это означает, что на выполнение работы используется только 60% фиксируемой мощности!

Я не знаю, как скажется использование источников питания, содержащих схему активной коррекции, на ваших счетах за электричество (это зависит от методов измерения потребляемой энергии), но нагрузка на внутреннюю электропроводку определенно уменьшится. Благодаря схеме активной коррекции вся электрическая энергия, потребляемая блоком питания, будет преобразована в полезную работу. Перегрузка сети, таким образом, будет уменьшена. Представьте себе ряд компьютеров, подключенных к одной цепи, регулировка которой осуществляется с помощью прерывателя. При переходе к системе, использующей источник питания со схемой активной коррекции, нагрузка на сеть уменьшится примерно на 40%.

Международный электрический комитет (МЭК) опубликовал ряд стандартов, относящихся к системе низкочастотного общественного энергоснабжения. Исходные стандарты 555.2 (Harmonics) и 555.3 (Flicker) были значительно усовершенствованы и в настоящее время известны как IEC 1000-3-2 и IEC 1000-3-3 соответственно. Большинство электрических устройств, реализуемых на территории государств - членов Европейского Союза (ЕС), должны соответствовать стандартам IEC, относящимся к электромагнитной совместимости (ElectroMagnetic Compatibility - EMC). Стандарты IEC 1000-3-2/3 были приняты в 1997 и 1998 годах.

Даже если вы живете в стране, в которой не нужна коррекция коэффициента мощности (PFC), рекомендую оснащать источники питания ПК схемами активной коррекции. Основными преимуществами блоков питания, содержащих схему PFC, являются отсутствие перегрева внутренней электропроводки и искажений формы сигнала источника переменного тока, что приводит к уменьшению взаимной интерференции устройств, подключенных к одной линии электропередачи.

Расчет потребляемой мощности

Чтобы выяснить, можно ли модернизировать компьютер, сначала вычислите мощность, потребляемую его отдельными узлами, а затем определите мощность блока питания. После этого станет ясно, нужно ли заменять блок питания более мощным. К сожалению, эти расчеты не всегда удается выполнить, потому что многие производители не сообщают, какую мощность потребляют их изделия.

Довольно сложно определить этот параметр для устройств с напряжением питания + 5 В, включая системную плату и платы адаптеров. Мощность, потребляемая системной платой, зависит от нескольких факторов. Большинство системных плат потребляют ток около 5 А, но будет лучше, если вы как можно точнее вычислите значение тока для вашей конкретной платы. Хорошо, если вам удастся найти точные данные для плат расширения; если их нет, то проявите разумный консерватизм и исходите из максимальной мощности потребления для плат адаптеров, допускаемой стандартом используемой шины.

Рассмотрим для примера типичный современный компьютер. В большинстве настольных систем и компьютеров типа Slimline устанавливаются блоки питания мощностью 200 Вт с допустимыми значениями тока 20 А (от источника +5 В) и 8 А (от источника + 12 В). В каждый разъем шины ISA можно установить адаптер, потребляющий максимум

2,0 А от источника +5 В и 0,175 А - от источника +12 В. Большинство компьютеров имеют восемь разъемов. Допустим, что в четырех из них установлены платы адаптеров. Пример расчета приведен в табл. 21.12.

Таблица 21.12. Расчет потребляемой мощности

Если в компьютере заполнена половина разъемов, есть два накопителя на гибких дисках и один накопитель на жестком диске, то в него можно установить дополнительные устройства. Однако при дальнейшей модернизации могут возникнуть проблемы, связанные с питанием. Ясно, что заполнить все разъемы и добавить два или три жестких диска невозможно из-за перегрузки источника, рассчитанного на +5 В, хотя у источника +12 В резерв еще остается. Можно добавить накопитель CD-ROM или второй жесткий диск, не особенно беспокоясь о потреблении тока на этом разъеме, но ток, потребляемый от источника +5 В, будет близок к предельному. Если предполагается значительное расширение возможностей компьютера, например добавление устройств мультимедиа, то лучше установить более мощный блок питания. Например, блок питания мощностью 250 Вт обеспечивает ток до 25 А от источника +5 В и до 10 А от источника +12 В, а в 300-ваттном блоке от 5-вольтного источника можно получить ток до 32 А. Разумеется, с такими блоками питания возможностей расширения становится больше, поэтому их обычно устанавливают в полноразмерных настольных системах или корпусах типа Tower, где их "способности" могут оказаться весьма кстати.

Ток потребления системных плат от источника +5 В колеблется от 4 до 15 А (иногда эти значения больше). Один процессор Pentium с тактовой частотой 66 МГц потребляет ток 3,2 А, а в компьютерах с двумя процессорами Pentium и тактовой частотой 100 МГц только на процессоры приходится 6,4 А. Процессор Pentium Pro с тактовой частотой 200 МГц или процессор Pentium II c тактовой частотой 400 МГц потребляет ток до 15 А. Если на системной плате устанавливают оперативную память емкостью 128 Мбайт или больше, то ток, потребляемый системной платой может возрасти до 40 А. Допустимые значения тока нагрузки каждого разъема для различных стандартов шин приведены в табл. 21.13.

Как видно из таблицы, ток, потребляемый в каждом разъеме шины ISA, не превышает 2,0 А от источника +5 В и 0,175 А от источника +12 В. Отметим, что это максимальные значения и далеко не все платы потребляют такой ток. Каждый разъем шины PCI увеличивает значение максимально допустимого тока на 2,0 А (от источника +5 В).