home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ SysOp's Arsenal / SysOp's Arsenal 1 (Arsenal Computer).ISO / faq_info / elecinfo.txt < prev    next >
Text File  |  1994-12-16  |  11KB  |  201 lines
  1.  
  2.       You Can't Just Plug Your Computer Into The Wall!
  3.  
  4.       by James V. Dinkey
  5.  
  6.     If you think a dedicated line is the end of your computer  problems,
  7.     read this.
  8.  
  9.     In  much  of  their  sales  literature,  the  many  various computer
  10.     manufacturers state that all you  have to do to get  their computers
  11.     operating is to merely plug them into the wall.
  12.  
  13.     Not true!
  14.  
  15.     What the manufacturers really mean is that if the power available at
  16.     the wall  is manufactured  by Snow-White  and the  Seven Dwarfs, you
  17.     stand a pretty good chance of not having power supply problems.
  18.  
  19.     But in reality, with the advent of distributed data processing,  and
  20.     more recently with the advent of the personal home or office system,
  21.     the computer has been attached to whatever is handy rather than to a
  22.     properly selected power source.  We're all guilty of the choice,  we
  23.     just don't want to pay the money  for a proper power supply.  So  we
  24.     hope all will go well and despair when it does not.
  25.  
  26.     In reality, the dedicated line is not nearly sufficient protection.
  27.  
  28.     Most manufacturers state in the material delivered with the computer
  29.     that the voltage is to be 117 V  +/- 15% or 20%.  On the surface  of
  30.     it that looks fine except that there are factors that virtually  all
  31.     personnel tend  to conveniently  forget --  like spikes.   Inductive
  32.     components  generate  spikes.    Copiers  and plant air conditioning
  33.     units  are  the  most  common  spike  generators.  Even high current
  34.     loads,  such  as  heaters,  generate  spikes in association with the
  35.     inductance of the distribution wiring and service transformer.
  36.  
  37.     For the  moment, let's  look at  the specification  of the computer.
  38.     That statement of 117 volts +/-  20% means 117 volts +/- 23.4  volts
  39.     (or not less than 93.6 volts or more than 140.4 volts, all RMS).
  40.  
  41.     But  it  is  a  demonstrable  fact  that an office copier will often
  42.     generate spikes in excess of 100  volts when turned off for the  day
  43.     and spikes of  about 110 volts  while running.   These voltages ride
  44.     the  normal  sine  wave  voltage  and  add  to, or subtract from it.
  45.     Admittedly,  the  duration  of  the  spike  is  extremely short, but
  46.     nevertheless real.
  47.  
  48.     So we can conclude beyond all doubt that even a spike as short as  2
  49.     msec at 100 volts is  sufficient to go through most  power supplies,
  50.     and is therefore sufficient to adversely affect a computer.
  51.  
  52.     There  are  three  distinct  types  of  power problems which must be
  53.     handled by computer power supplies:
  54.  
  55.         -    impulses (spikes or transients)
  56.         -    sags and surges; and
  57.         -    voltage swings
  58.  
  59.     For purposes of our discussion, the definitions of the above are  as
  60.     follows:
  61.  
  62.     An impulse  is a  short-duration voltage  excursion:  short-duration
  63.     means 2msec or less.  A sag, or surge, is a one or two cycle voltage
  64.     excursion.  A swing is a gradual change in voltage lasting more than
  65.     10 seconds and  taking at least  10 seconds to  move at least  three
  66.     volts.   The last  two items,  sags (surges)  and swings are usually
  67.     handled  quite  effectively  by  the  computer  manufacturer's power    supply.  But the first impulses are usually a very different story.
  68.  
  69.     The only proper way to find out what is affecting your equipment  is
  70.     to get  a power  line disturbance  analyzer.   You can  rent one for
  71.     about $150.
  72.  
  73.     The place not to  go to get the  power line disturbance analyzer  is
  74.     your  local  power  company.    Basically,  the power company is not
  75.     geared to  handle your  specific needs  and their  equipment is  not
  76.     designed to monitor spikes.  Even if it were designed to measure the
  77.     parameters you would like to have measured, the power company  would
  78.     usually attach  it to  the outside  of the  building at  the service
  79.     entrance.    This  is  in  line  with  the power company's policy of
  80.     monitoring only the delivery of power, thereby divorcing  themselves
  81.     from any  problems caused  within the  customer's building.   Such a
  82.     policy is correct from the power company's viewpoint, but it doesn't
  83.     do a  user much  good if  the customer  is causing  his own problems
  84.     inside the building.
  85.  
  86.     The chances are  excellent that the  problem you've been  having, or
  87.     will have, is a result of impulses going into your computer, if  the
  88.     specifications are 117 volts +/- 20% volts, then a spike of not much
  89.     more than 40 volts will exceed the manufacturer's specifications.
  90.  
  91.     What can cause  this phenomena?   Inductive devices!   (See how many
  92.     you have in your own environment) --
  93.  
  94.         -    refrigerators,
  95.         -    air conditioning units (permanent roof and window),
  96.         -    office copiers,
  97.         -    typewriters,
  98.         -    computer printers and terminals, and
  99.         -    mechanical adding machines.
  100.  
  101.     Even stoves, heaters, and coffee pots can be source of trouble as  a
  102.     result  of  the  mechanism  of  line  inductance  in the local power
  103.     system.
  104.  
  105.     If any of  these appliances sound  familiar to you,  the chances are
  106.     excellent that  your computer  has been  acting in  strange ways for
  107.     reasons that are no  fault but your own:   have been operating  your
  108.     computer  in  environments  that  are  outside  of its stated design
  109.     limitations.
  110.  
  111.     I recently  placed a  power line  disturbance analyzer  on a machine
  112.     that was having a significant number of operating system  "hangups."
  113.     With the aid  of the analyzer,  we were able  to establish that  our
  114.     office copier was generating  spikes of sufficient strength  to send
  115.     an impulse down the copier's dedicated line. . This impulse  arrived
  116.     at our computer  as a spike  of 112 volts.   And if  the peak of the
  117.     sine  wave  had  received  the  "hit" then the instantaneous voltage
  118.     would  have  been  well  over  250  volts,  far exceeding the design
  119.     criterion  stated  by  the  manufacturer.    In  addition,  our  air
  120.     conditioning units were putting out 80 volt spikes for a peak  total
  121.     of over  190 volts.   Furthermore,  these impulses  had a  fast rise
  122.     time, creating an electromagnetic interference problem similar to CB
  123.     radio or radar, but within the computer mainframe!
  124.  
  125.     Therefore, a dedicated line is of little value!  Why?  Because it is
  126.     only  a  partial  solution,  regardless  of what a computer salesman
  127.     might tell you.  If one does put in a dedicated line to a  computer,
  128.     it eliminates the problem of spike sources directly adjacent to  the
  129.     computer, but does  nothing about associated  devices.  Ergo:   What
  130.     most people  don't appreciate  about the  so-called "solution"  of a
  131.     dedicated  line  is  that  the  energy  impulse  initiated  by  some
  132.     inductive sources (see again the  list above) is propagated down  to    the power distribution box and  split up among the various  circuits
  133.     according to the inverse ratio of the circuits impedances.
  134.  
  135.     For discussion's sake, let's assume that there are 20 circuits  into
  136.     the distribution box, but only four are active -- i.e., an appliance
  137.     is  turned  on  in  only  four  of  them.    The  others  are off an
  138.     accordingly present  infinite impedance.   As  a result,  the energy
  139.     released from one circuit is going to be spread among the  remaining
  140.     three.
  141.  
  142.     One circuit  is, of  course, the  feeder from  the street,  a feeder
  143.     transformer.  It has a lower impedance than the other circuits,  but
  144.     its  value  is  not  zero,  particularly  at  high frequencies.  The
  145.     salesman may have told  you that the impulse  energy is going to  be
  146.     totally soaked up by the transformer.  Not true!  Some of the energy
  147.     undoubtedly is going to go into  the transformer and be lost, but  a
  148.     fair part of  it is going  to be distributed  to each of  the active
  149.     circuits in the system.  The amount going to each will be  inversely
  150.     proportional to its impedance.  The largest proportion of the energy
  151.     will therefore go into the street transformer or panel box feed, but
  152.     a significant  remainder will  go down  the dedicated  line to  your
  153.     computer.
  154.  
  155.     Obviously,  the  answer  to  the  spike  problem  is  some  sort  of
  156.     filtering.  When discussing the type of filter a distinction must be
  157.     made between an  active and a  passive filter.   An active filtering
  158.     effect "follows the sine wave around" clamping any voltage spikes it
  159.     may encounter.  A passive filter is usually intended to operate when
  160.     the frequency  is incorrect  or the  excursion of  the voltage  lies
  161.     outside of the "envelope" or range of acceptable values.
  162.  
  163.     The envelope method  does not protect  the computer from  a 100-volt
  164.     spike appearing at the bottom (or top)  of a cycle.  And it will  go
  165.     undetected by the envelope filter and  the effect may be to ask  the
  166.     power supply to filter out a 100-volt spike.  The short impulse will
  167.     almost certainly find its way into the computer itself.
  168.  
  169.     Putting  a  transformer  into  the  computer  line, although usually
  170.     helpful, doesn't  solve the  problem either.   It  doesn't make much
  171.     difference whether all those high-falootin' terms like "differential
  172.     mode" or "common mode" apply.  Snow White doesn't really care -- she
  173.     just wants her computer to work  without problems.  It is true  that
  174.     Snow White should probably gather  together all of her seven  dwarfs
  175.     and pound a rod about eight  feet into the ground.  Then  she should
  176.     attach the  ground (green  wire) of  the computer  to the  rod (or a
  177.     water pipe  if the  dwarfs are  recalcitrant about  physical labor).
  178.     But it's amazing how full  of spikes even those so-called  "grounded
  179.     boxes" are!
  180.  
  181.     In general the  only proper way  to handle the  spike problem is  to
  182.     either  "remanufacture"  the  power  by  use  of  an  M-G  set (very
  183.     expensive),  or  use  an  "active"  filter or a good Uninterruptable
  184.     Power Supply (UPS).  An active filter for 30 amps costs only $250 vs
  185.     about $600 for a transformer and  $3,000 for any M-G set.   A filter
  186.     for 6 amps is about $100. A good UPS starts at $400.
  187.  
  188.     So whether you are dealing  with a minicomputer in a  small business
  189.     or your own home computer,  losses of information or the  computer's
  190.     "acting queer" can be stopped  by careful control of the  power with
  191.     the  "active"  filter  probably  the  best  and  most cost-effective
  192.     solution for the small-system user.
  193.  
  194.       *Reprinted from "The Open Channel"
  195.  
  196.     Note:  The  Superior Electric UPS  sold by GW  Associates has active
  197.     filtering as a part of the system and good "active filters" are also
  198.     available from GWA. Call our customer support BBS at (508)  429-8385
  199.     or call us voice  at (508) 429-6227 for  more information.  We  have
  200.     years of experience in troubleshooting electrical and static related
  201.     problems and will be happy to be of help.