Непрекъсваемо захранващо устройство: предназначение и особености на битовия UPS

За да се поддържа оперативността на устройствата в случай на прекъсване на захранването, се използва непрекъсваемо захранващо устройство. В зависимост от вида на обслужваните клиенти и параметрите на електричеството, трябва да изберете различни модели. Тези устройства са в търсенето, следователно, не е трудно да се придобие желания образец според неговите характеристики.

Но преди да купите, трябва да разберете независимо неговите характеристики и да не се доверите на този въпрос на мениджърите, които се интересуват от продажбите.

В този материал ще разгледаме устройството и характеристиките на UPS, а също така ще говорим за правилата за неговото използване.

AC UPS вериги

За битова употреба се използват устройства за непрекъсната мощност, свързани към еднофазна 220 V мрежа, която може известно време при липса на потребители на електроенергия, изискващи същото напрежение.

Има и UPS, които са свързани към входа към трифазна мрежа, а изходът е или 380 V или 220 V. Въпреки това, те са скъпи, при необходимост се използват за получаване на автономна мощност от 10 kV · A, което не е необходимо за битови нужди.

Битовите променливотокови UPS в съответствие с работната схема са разделени на следните видове:

• архивиране (офлайн);
• интерактивен (линейно интерактивен);
• двойна конверсия (онлайн).

Те се различават по качеството на изходното напрежение и цената. Най-евтините са резервни копия, а най-скъпите са двойното преобразуване.

Най-простата излишна верига на захранване изисква превключвателно реле и пасивно филтриране за потискане на смущения

В зарядното устройство се използва изправител за преобразуване на променлив ток в постоянен ток. И обратната трансформация става с помощта на инвертор.

В непрекъсваемите захранвания по правило се инсталират обикновени електромеханични релета за превключване на веригата от мрежата към батерията. Ако тази част е висококачествена, тогава нейният ресурс е достатъчен за цялата продължителност на работата на UPS. Но най-често, когато дадена единица се разпадне, проблемът се крие именно в този структурен елемент.

Интерактивната верига се различава от резервната по наличието на стабилизатор на напрежението. Той е направен под формата на типичен автотрансформатор с директно свързани намотки

Стабилизацията на напрежението има и в много домакински устройства, така че ако отклоненията са незначителни, няма смисъл да се придобива по-скъп линеен интерактивен модел.

Наличието на трансформатор често принуждава производителя да използва принудително охлаждане, така че такива UPS са оборудвани с охладители. Те излъчват шум, сравним по интензивност с работата на компютърна системна единица.

Силата на инвертора в онлайн веригата е непрекъснато от батерии. Следователно, в случай на прекъсване на захранването, времето за преминаване към резервно захранване е нула

Най-сложните и скъпи устройства с двойно преобразуване също имат най-ниска ефективност. Електричеството влиза в топлината, която устройството излъчва. Следователно използването им трябва да бъде оправдано.

Най-важният плюс на този тип непрекъсваемо захранване е моментална реакция на прекъсване на електрозахранването. Но за повечето домакински уреди това не е толкова важно. Същите компютри обикновено завършват резервно копие на UPS или интерактивен тип.

Най-важните параметри

На пазара има много оферти за продажба на битови непрекъсваеми захранващи устройства. За да определите правилно целта им и да не сгрешите с избора, трябва да разберете на какви параметри трябва да обърнете внимание на първо място.

Основни спецификации

Изходната мощност на устройството определя максималната допустима стойност, която агрегатът може гарантирано да даде на потребителя. Измерва се във волт-ампери (VA). За удобство на потребителите тази стойност често се цитира и във ватове.

За да измерите натоварването на устройствата, можете или да използвате амперметър или да го изчислите, като използвате показанията на измервателния уред, инсталиран в апартамента.

Можете да измервате консумираната електроенергия с помощта на домакински амперметър (ватметър) с гнездо. Свързаното устройство трябва да бъде настроено на максимална мощност

При определяне на реалната мощност на компютър не трябва да се ръководи от рейтинга на захранването, тъй като той винаги се купува с марж.

Ако няма амперметър, тогава трябва да изпълните следните стъпки:

1. Изключете всички вериги в щита, с изключение на тази, от която се захранва компютърът.
2. Изключете всички уреди в тази верига.
3. Включете компютъра и пуснете типична програма на него (например видеоклип в YouTube).
4. Изчакайте, докато десетата част от киловата се промени на тезгяха.
5. Отделете време преди следващата промяна.

Средно потребление на енергия (P, ват) за този период (т, минути) може да се изчисли по формулата:

P = 100 * (60 / t)

Следващата важна характеристика е живота на батерията. Този индикатор зависи от натоварването, което UPS изпитва в момента. При максимална допустима мощност батериите на домакинското устройство издържат 1-3 минути. И на половината - много по-дълго (до 10 минути).

Графиката на зависимостта на живота на батерията от средното натоварване показва, че тази зависимост е нелинейна. Това се дължи на метода на разреждане на батерията.

От това произтичат два извода:

• по време на прекъсване на електрозахранването е необходимо да се сведе до минимум натоварването, изразходвано от устройствата;
• Препоръчително е да закупите UPS с капацитет, който надвишава изчисления с поне 30%.

Диапазонът на входното напрежение показва минималното и максимално допустимото напрежение на мрежата, при което няма да има превключване на захранването към батериите. По правило всички UPS издържат интервал от 180-260 V.

Някои производители могат да отговарят на много добри (рекламни) индикатори, например по-ниската стойност е 110 V. Тук трябва да се уверите, че тези цифри са взети за максимално натоварване, а не за половина.

Друг важен технически индикатор е нивото на шума. Линейно-интерактивните или онлайн UPS генерират много топлина, така че производителите инсталират вентилатори върху тях. Ако охладителите са евтини, тогава с течение на времето те ще направят шум, което е нежелателно за всекидневна.

Интерфейс и настройка

Появата на блоковете може да бъде много разнообразна. Обикновено те имат класическа правоъгълна форма, където от предната страна има индикатори или дисплей, а отзад има захранващи конектори. Техният брой не е толкова важен, тъй като на изхода можете да свържете удължителен кабел с тройник. Това няма да противоречи на концепцията за UPS.

Моделът може да има LCD дисплей, на който ще бъде показана ситуацията с доставката на свързани устройства: наличие на мощност, брой потребители, зареждане на батерията и др.

Системата за показване намалява разходите за оборудване. Освен това е по-практично. Ако трябва да знаете каквито и да е параметри, тогава много модели имат функция за свързване към компютър

За да разберете параметрите на захранването, състоянието на UPS батериите и как работи, можете да го свържете към компютър. За много модели тази функция се реализира и се разработва софтуер.

Има три основни типа интерфейс:

• USB. Най-честата връзка между компютър и UPS.
• RS-232 (COM порт). Рядко присъства в домакинските модели.
• Ethernet 10/100. Използва се за дистанционно управление на непрекъсваемо захранване.

Софтуерът за получаване на характеристики с UPS и неговото управление е разработен не само за различни версии на Windows. Така например, известният производител Powercom разполага с Android версия на софтуера, която ви позволява дистанционно да наблюдавате състоянието на захранването и, ако е необходимо, да регулирате работата на непрекъсваемото захранване.

Софтуерът ви позволява да проследявате основните характеристики на електрическата мрежа, като входно и изходно напрежение, честота. Можете също да разберете заряда на батерията и температурата на устройството

Непрекъсваемите захранващи блокове се поставят в непосредствена близост до защитените потребители на електроенергия. Обикновено се поставят на пода или на рафтове. Някои модели са оборудвани с крепежни елементи, които ви позволяват да ги монтирате на стените.

Качество на изходния ток

Непрекъсваемите захранващи устройства трябва да произвеждат ток с правилно качество. При работа от батерии инверторът е отговорен за това, а в случай на захранване от мрежата, проблемните моменти трябва да изгладят филтрите и стабилизатора. Смущенията, възникващи в електрическа верига, имат различен генезис и последствия за електрониката. Затова и този въпрос трябва да бъде внимателно разбран.

Мрежови смущения и защита

Всички съвременни UPS устройства са оборудвани със защита срещу проблеми, свързани с обслужвани устройства. Ако общото натоварване надвиши максимално допустимото или възникне късо съединение, непрекъсваемото захранване незабавно ще изключи захранването.

Мрежовите смущения могат да бъдат разделени на честотни и импулсни. Първите не са толкова опасни, особено за захранване на компютри или телевизори, които преобразуват променлив ток в постоянен ток. Последното може да причини проблем във всяка електроника.

Следователно, повечето UPS устройства са оборудвани с защита от пренапрежение и хармонична защита с варистори и високочестотни филтри.

Премахването на смущения по линията става на два етапа. Първо варисторите отрязват високочестотни импулси, а след това филтърът изглажда малки скокове

Проблемът с появата на високоволтови импулси е характерен не само за силови кабели, но и за мрежи за предаване на данни - компютър или телефон.Те могат да възникнат поради излагане на атмосферно електричество, срив на окабеляването наблизо, електрически смущения и други причини.

Много производители произвеждат модели с възможност за защита на локалната мрежа. За това UPS има две RJ-45 конектор - един на входа и един на изхода. Сигналът преминава през филтър, който потиска скоковете. Системата е същата за телефонните линии, само съединителите са във формат RJ-11.

Ниско и високо напрежение

Регулирането на напрежението се извършва с помощта на автоматичен регулатор на напрежението (AVR), основният елемент на който е автотрансформатор. Принципът на неговата работа се основава на промяна в броя на завоите на една от намотките, което води до промяна на напрежението в посока на увеличаване или намаляване на неговата стойност.

Наличието на AVR в UPS ви позволява да не включвате автономния режим всеки път с леко отклонение на напрежението от стандартните индикатори. Това значително увеличава живота на батерията.

Професионални мултиметри като CEM DT 9909 са способни да записват стойности на напрежението за дълго време. Използването на такова устройство може да помогне при избора на стабилизатор или UPS

Според GOST 29322-2014 е допустимо 10% отклонение на напрежението от референтната стойност за период не повече от 1 час. Всички съвременни UPS устройства с регулатори се справят с такива колебания.

Яснота на изхода

Видът на изходния сигнал зависи от модела на инвертора, който е инсталиран в UPS. В идеалния случай кривата на променливотоковото напрежение трябва да е синусоида. Но след преобразуване през инвертора, той придобива стъпаловидна форма.

Колкото по-голям е броят на стъпките в моменталното напрежение спрямо кривата на времето, толкова по-добро е качеството на променливия ток. За някои устройства това е важно.

Оборудването, което съдържа асинхронни двигатели (хладилник, климатик), захранващи трансформатори (висококачествено аудио оборудване), захранвания на APFC (сървъри и мощни компютърни компютри) се нуждаят от чиста или добре приближена синусоида.

Нито един инвертор и следователно UPS не дава чиста синусоида, така че производителите на оборудване да не пишат в рекламни брошури. Приближаването на изходния сигнал към синусоидата се оценява чрез коефициента на нелинейно изкривяване (THD).

Сигналът, идващ от блока, може да се счита за синусоидален при THD <5%. За някои модели, като IMV NetPro 2000, тази цифра е само 2%.

Правила за използване на UPS

Когато купувате непрекъсваемо захранване за организиране на резервно захранване, трябва да разберете заедно с кои устройства може да се използва. Понякога е невъзможно да се управлява само UPS и тогава е необходимо да се вземат допълнителни мерки, за да се осигури електричество на къщата.

Свързване на домакински уреди

Компютрите, модемите, рутерите, видео и аудио оборудването са типични устройства за дома или офиса, към които са свързани непрекъсваеми захранващи устройства. Ако тази техника съдържа обикновени комутационни захранващи устройства, тогава ще бъде достатъчно да закупите сравнително евтини модели, които не произвеждат чиста синусова вълна.

Съвременните модели са компактни и имат атрактивен дизайн, който се съчетава хармонично с други уреди в интериора на всекидневна

За осветление също не е необходимо да купувате скъпи продукти. Основното тук е правилно да се изчисли максималната мощност и живота на батерията.

При честите затъмнения е уместен проблемът с непланираното размразяване на хладилниците и развалянето на храната. За да се защити такова оборудване с индукционни двигатели, ще е необходим UPS на по-сложно устройство, тъй като е необходим "чист" синусоидален сигнал.

Освен това е необходимо да се вземе предвид наличието на пускови токове, които възникват при стартиране на двигателя. Опростено за хладилното оборудване, тяхната стойност може да бъде определена чрез умножаване на стойността на мощността на 5.

Ако например кухнята има хладилник с обща мощност 300 вата (при стартиране - 1500 вата) и фризер за 200 вата (при стартиране - 1000 вата), тогава имате нужда от захранване с чиста синусоида и максимална мощност поне 1700 вата. Тази стойност се получава в случай, че фризерът ще работи и по това време хладилникът ще се включи. Едновременното стартиране и на двата мотора е малко вероятно и дори такъв UPS може да издържи скок от една секунда от 2,7 кВт.

Блок онлайн тип с максимална мощност 2000 вата може да работи за около половин час с обща консумация от 500 вата. Тъй като режимът на охлаждане отнема около 5 минути, гарантира се, че непрекъсваемото захранване ще продължи 6 старта и на двете устройства.

В частни домове и къщи използването на UPS за поддържане на отоплителна система с принудителна циркулация също е от значение. Помпите също се нуждаят от чист синус

Непрекъсваемите захранвания също се използват активно за работа на газови отоплителни котли. Като се има предвид цената на свързаното оборудване, в този случай не трябва да пестите от качеството на UPS.

Резервно и допълнително захранване

За много домакински уреди е невъзможно да изберете евтин UPS, тъй като ще бъде необходима значителна максимална мощност за дълъг период от живота на батерията. Пералните, електрическите фурни, разпределените климатични системи консумират много електроенергия.

Разбира се, можете да правите без тези устройства по време на прекъсване на захранването. Това е препоръчително, ако подобни прекъсвания се случват рядко и за кратко време. Но ако въпреки това се вземе решение да се осигурят на мощните потребители автономна мощност, е по-добре да се използва бензинов или дизелов генератор. За бързото им стартиране при липса на напрежение се използва автоматична резервна входна система (ATS).

Ако имате допълнителен източник на захранване, UPS все още трябва да се използва, поне за компютри. Невъзможно е веднага да стартирате генератора и да възстановите захранването.

Стабилизация на напрежение

Проблемът с ниското напрежение е от значение за обекти, свързани със стари мрежи или с ниска мощност. Ако тази ситуация възниква постоянно, по-добре е да използвате входа стабилизатор.

При наличие на стабилизатор, напрежението на вътрешната мрежа на къщата ще бъде намалено до стандартни индикатори. Това ще се отрази и на уредите, които не са свързани към UPS.

С намалено напрежение силата на тока, минаващ през къщата на мрежата, се увеличава. Например, нека общата мощност на потребителите, свързани към UPS, е 1,5 kW, а захранващото напрежение е равно на 190 V.

Тогава от Закон на Ом:

• аз₁ = 1500/190 = 7,9 A - ток във веригата към UPS без стабилизатор;
• аз₂ = 1500/220 = 6,8 A - ток във веригата към UPS със стабилизатор.

По този начин вътрешнофирмената мрежа без стабилизатор ще изпита повишено натоварване, което не може да се вземе предвид при избора на секцията за окабеляване.

Следователно, при постоянно ниско напрежение е по-добре да инсталирате стабилизатор. В този случай натоварването на автотрансформатора на UPS ще бъде по-малко, което ще удължи експлоатационния му живот. Освен това, като се вземе предвид изравняването на напрежението, е възможно да се закупят по-евтини непрекъсваеми източници на захранване.

Непрекъсваемо захранване на консуматори на постоянен ток

За някои устройства трябва да осигурите непрекъснато захранване с постоянен ток 12, 24 или 48 V. UPS от този вид също се продава. В тяхната маркировка има съкращение "DC". Съществуват и блокове с напрежение от 60, 110 или 220 V, но те се използват в промишлеността или енергетиката.

Разликата между непрекъсваемия постоянен ток във вътрешното устройство от класическите модели е липсата на инвертор. Батериите са свързани директно към изхода чрез контактор с ограничаващ тока измервателен шунт, за да се предотврати неприемливо дълбоко разреждане на батериите.

Понякога на изхода може да бъде инсталиран стабилизиращ преобразувател, ако устройствата, захранвани от UPS, са чувствителни към малки колебания на напрежението.

Заедно с преобразуватели на напрежение, 48 W DC UPS е в състояние да захранва система за видеонаблюдение с периметър до 1 км

Такива излишни захранвания се използват за защита на следното домакинско оборудване, работещо от постоянен ток:

• системи за видеонаблюдение и сигурност;
• всички видове сензори (течове, дим, огън, движение и др.);
• осветителни системи;
• телекомуникационни устройства;
• комуникационни системи;
• компоненти на системата за контрол „Умен дом“.

Много DC UPS имат възможност за свързване на външни батерии. В този случай автономното функциониране на устройствата, които обслужват, може да бъде много дълго.

Изводи и полезно видео по темата

Накратко за основните характеристики на UPS домакинството:

Разнообразието от видове UPS и техните характеристики е следствие от различни условия за тяхната употреба: мощност и тип на свързани устройства, параметри и типични проблеми на конкретно захранване. Непрекъснатото захранване обикновено не е най-скъпият елемент в една система, но стабилността на нейната работа зависи от нея. Следователно е необходимо да се определят условията на работа и внимателно да се подходи към избора на модел.

Все още имате въпроси по темата на статията? Или можете да допълнете този материал с интересна UPS информация? Моля, напишете вашите коментари, задайте въпроси, споделете опит в блока по-долу.