Unitat d'alimentació ininterrompuda: finalitat i especificitats dels SAI domèstics

Per mantenir l’operativitat dels dispositius en cas d’interrupcions elèctriques s’utilitza una unitat d’alimentació ininterrompuda. Segons el tipus de clients atesos i els paràmetres d’electricitat, s’han de triar diferents models. Aquests dispositius tenen molta demanda, per tant, no és difícil adquirir l'exemplar desitjat segons les seves característiques.

Però abans de comprar, heu d’entendre de forma independent les seves característiques i no confieu en aquesta pregunta als gestors interessats en vendes.

En aquest material tindrem en compte el dispositiu i les característiques del SAI, i també parlarem de les regles per al seu ús.

Circuits UPS AC

Per a ús domèstic s’utilitzen dispositius d’alimentació ininterrompuda, connectats a una xarxa monofàsica de 220 V, que pot estar durant un temps en absència de consumidors d’electricitat que necessitin la mateixa tensió.

També hi ha SAI connectats a l’entrada a una xarxa trifàsica i la sortida és de 380 V o 220 V. Tot i això, són cares, s’utilitzen, si cal, per obtenir energia autònoma a partir de 10 kV · A, cosa que no és necessària per a les necessitats domèstiques.

Els SAI domèstics segons el sistema operatiu es divideixen en els següents tipus:

• còpia de seguretat (fora de línia);
• interactiu (linealment interactiu);
• doble conversió (en línia).

Difereixen en la qualitat de la tensió i el preu de sortida. Els més barats són còpies de seguretat, i els més cars són de doble conversió.

El circuit d’alimentació redundant més senzill requereix un relé de commutació i un filtratge passiu per suprimir les interferències

S'utilitza un rectificador al carregador per convertir CA a CC. I la transformació inversa es produeix mitjançant un inversor.

En fonts d’alimentació ininterrompuda, per regla general, s’instal·len relés electromecànics ordinaris per canviar el circuit de la xarxa a la bateria. Si aquesta part és d’alta qualitat, el seu recurs és suficient per a tota la durada de l’operació UPS. Però sovint, quan una unitat es descompon, el problema rau precisament en aquest element estructural.

El circuit interactiu es diferencia de la de còpia de seguretat per la presència d’un estabilitzador de tensió. Es realitza en forma d’un autotransformador típic amb bobinatges connectats directament

L’estabilització de tensió també està present en molts dispositius domèstics, de manera que si les desviacions són insignificants, no té sentit adquirir un model lineal i interactiu més car.

La presència d’un transformador obliga sovint al fabricant a utilitzar refrigeració forçada, de manera que aquests SAI estan equipats amb refrigeradors. Emeten sorolls comparables en intensitat al funcionament d’una unitat del sistema informàtic.

La potència de l’inversor al circuit en línia és contínua per part de les bateries. Per tant, en cas d’interrupció elèctrica, el temps per canviar a l’alimentació de còpia de seguretat és zero

Els dispositius de conversió de doble conversió més complexos i costosos també tenen la menor eficiència. L’electricitat entra en la calor que emet l’aparell. Per tant, cal justificar el seu ús.

El plus més significatiu d’aquest tipus d’alimentació ininterrompuda és una reacció instantània davant d’una interrupció d’energia. Però per a la majoria dels electrodomèstics, aquest no és tan important. Els mateixos ordinadors solen completar còpies de seguretat de tipus UPS o tipus interactiu.

Els paràmetres més importants

Hi ha moltes ofertes al mercat per a la venda de subministraments elèctrics ininterromputs de la llar. Per determinar correctament el seu propòsit i no equivocar-se amb l’elecció, heu d’entendre en primer lloc quins paràmetres heu d’anar atents.

Especificacions clau

La potència de sortida del dispositiu determina el valor màxim admissible que la unitat pot donar al consumidor de manera garantida. Es mesura en volt-amperes (VA). Per a la comoditat dels usuaris, sovint es cita aquest valor i en vatts.

Per mesurar la càrrega dels dispositius, podeu utilitzar un amperímetre o calcular-lo mitjançant les lectures del mesurador instal·lat a l'apartament.

Podeu mesurar l’electricitat consumida mitjançant un amperímetre domèstic (wattmetre) amb una presa. El dispositiu connectat s’ha de configurar a la potència màxima

Quan es determina la potència real d’un ordinador, no s’ha de guiar per la qualificació de l’alimentació, ja que sempre es compra amb un marge.

Si no hi ha amperímetre, haureu de realitzar els passos següents:

1. Desconnecteu tots els circuits de l'escut, excepte aquell des del qual es produeix l'alimentació de l'ordinador.
2. Desconnecteu tots els electrodomèstics d’aquest circuit.
3. Engegueu l’ordinador i executeu un programa típic (per exemple, un vídeo de YouTube).
4. Espereu fins que canviï la desena d'un quilowatt al taulell.
5. Preneu-vos el temps abans del següent canvi.

Consum mitjà d'energia (Pàg, watt) per a aquest període (t, minuts) es pot calcular mitjançant la fórmula:

P = 100 * (60 / t)

La següent característica important és la durada de la bateria. Aquest indicador depèn de la càrrega que estigui experimentant el SAI. A la potència màxima admissible, les bateries de l’aparell domèstic tenen una durada d’1 a 3 minuts. I a la meitat, molt més llarg (fins a 10 minuts).

El gràfic de la dependència de la durada de la bateria de càrrega mitjana mostra que aquesta dependència no és lineal. Això es deu al mètode de descàrrega de la bateria.

D’això se’n deriven dues conclusions:

• en cas d’interrupció elèctrica, és necessari minimitzar la càrrega que consumeixen els dispositius;
• És recomanable adquirir un SAI amb una capacitat que superi el 30% com a mínim calculat.

L’interval de tensió d’entrada mostra el voltatge mínim i màxim admissible de la xarxa, en què no hi haurà cap canvi d’alimentació a les bateries. Per regla general, tots els SAI suporten un interval de 180-260 V.

Alguns fabricants poden satisfer indicadors (publicitaris) molt bons, per exemple, el valor inferior és de 110 V. Aquí heu d’assegurar-vos que aquestes xifres es prenen per la càrrega màxima i no per la meitat.

Un altre indicador tècnic important és el nivell de soroll. Els SAI interactius en línia o en línia generen molta calor, de manera que els fabricants els instal·len ventiladors. Si els refrigeradors són barats, amb el pas del temps faran un brunzit, cosa que no és desitjable per a una sala d’estar.

Interfície i configuració

L’aparició dels blocs pot ser molt diversa. Solen tenir una forma rectangular clàssica, on a la part davantera hi ha indicadors o un display, i a la part posterior hi ha connectors de potència. El seu nombre no és tan important, ja que a la sortida podeu connectar un cable d'extensió amb un tee. Això no contradirà el concepte de SAI.

El model pot tenir una pantalla LCD, on es mostrarà la situació del subministrament de dispositius connectats: disponibilitat d’energia, nombre de consumidors, càrrega de la bateria, etc.

El sistema de visualització redueix el cost dels equips. A més, és més pràctic. Si necessiteu conèixer cap paràmetre, molts models tenen la funció de connectar-vos a un ordinador

Per conèixer els paràmetres de l'alimentació, l'estat de les bateries del SAI i el seu funcionament, podeu connectar-lo a un ordinador. Per a molts models, aquesta funció s’implementa i es desenvolupa programari.

Hi ha tres tipus d'interfície principals:

• USB La connexió més habitual entre un ordinador i un SAI.
• RS-232 (port COM). Rarament present en models domèstics.
• Ethernet 10/100. S'utilitza per al control remot d'una font d'alimentació ininterrompuda.

El programari per obtenir característiques amb el SAI i la seva gestió no està desenvolupat només per a diverses versions de Windows. Així, per exemple, el conegut fabricant Powercom té una versió Android del programari que permet controlar de forma remota l’estat de l’alimentació i, si cal, ajustar el funcionament de l’alimentació ininterrompuda.

El programari us permet fer un seguiment de les principals característiques de la xarxa elèctrica, com ara la tensió d’entrada i sortida, la freqüència. També podeu esbrinar la càrrega de la bateria i la temperatura del dispositiu

Les unitats d’energia ininterrompuda se situen a les proximitats dels consumidors protegits d’electricitat. Solen col·locar-se al terra o als prestatges. Alguns models estan equipats amb fixacions que permeten muntar-les a les parets.

Qualitat actual de sortida

Les fonts d’alimentació ininterrompuda han de produir corrent de qualitat adequada. En funcionar amb bateries, l’inversor és responsable d’això i, en el cas de l’energia des de la xarxa, els moments problemàtics han de suavitzar els filtres i l’estabilitzador. Les interferències derivades d’un circuit elèctric tenen gènesi i conseqüències diferents per a l’electrònica. Per tant, aquesta qüestió també s’ha d’entendre amb cura.

Interferències i protecció de xarxa

Tots els moderns SAI disposen de protecció contra problemes associats amb dispositius amb servei. Si la càrrega total supera el màxim permès o es produeix un curtcircuit, l’alimentació ininterrompuda l’apagarà immediatament.

La interferència de xarxa es pot dividir en freqüència i pols. Els primers no són tan perillosos, especialment per a fonts d'alimentació per a ordinadors o televisors, que converteixen el corrent altern en corrent directe. Aquest últim pot causar un problema en qualsevol electrònica.

Per tant, la majoria dels SAI estan equipats amb protecció de sobretensió i harmònica amb varistors i filtres de pas alt.

L'eliminació de la interferència a la línia es produeix en dues etapes. Primer, els varistors van tallar els polsos d’alta freqüència, i després el filtre suavitza petits salts

El problema de l’aparició de polsos d’alta tensió és característic no només per als cables d’alimentació, sinó també per a les xarxes de transmissió de dades - ordinador o telèfon.Es poden produir a causa de l’exposició a l’electricitat atmosfèrica, avaries del cablejat proper, interferències elèctriques i altres causes.

Molts fabricants produeixen models amb la capacitat de protegir la xarxa local. Per això, el SAI en té dos Connector RJ-45 - un a l'entrada i un a la sortida. El senyal passa a través d’un filtre que suprimeix les sobretensions. El sistema és el mateix per a les línies telefòniques, només els connectors estan en format RJ-11.

Baixa i alta tensió

L’ajust de tensió es realitza mitjançant un regulador automàtic de tensió (AVR), l’element principal del qual és un autotransformador. El principi del seu funcionament es basa en un canvi en el nombre de voltes d’un dels bobinatges, donant lloc a un canvi de tensió en el sentit d’augmentar o disminuir el seu valor.

La presència de AVR als SAI permet que cada vegada no s’activi el mode autònom amb una lleugera desviació de tensió dels indicadors estàndard. Això augmenta significativament la durada de la bateria.

Els mil·límetres professionals com el CEM DT 9909 són capaços de registrar valors de tensió durant molt de temps. L'ús d'aquest dispositiu pot ajudar a triar un estabilitzador o SAI

Segons GOST 29322-2014, es permet una desviació del 10% del voltatge respecte al valor de referència per a un període no superior a 1 hora. Tots els moderns SAI amb reguladors fan front a aquestes fluctuacions.

Claritat de sortida

El tipus de senyal de sortida depèn del model de l’inversor instal·lat al SAI. L’ideal seria que la corba de tensió de CA hauria de ser una ona sinusoïdal. Però després de la conversió mitjançant l’inversor, es pren una forma pas a pas.

Com més gran sigui el nombre de passos de la tensió instantània versus la corba de temps, millor serà la qualitat del corrent altern. Per a alguns dispositius, això és important.

Els equips que contenen motors asíncrons (refrigerador, aire condicionat), fonts d'alimentació del transformador (equips d'àudio d'alta qualitat), fonts d'alimentació APFC (servidors i computadores informàtiques potents) necessiten una onda sinusoïdal neta o ben aproximada.

Ni un sol inversor, i per tant, el SAI no dóna una ona sinusoïdal pura, de manera que els fabricants d’equips no escriuen en fulletons publicitaris. L’aproximació del senyal de sortida a l’ona sinusoïdal s’avalua mitjançant el coeficient de distorsió no lineal (THD).

El senyal que prové del bloc es pot considerar sinusoïdal a THD <5%. Per a alguns models, com IMV NetPro 2000, aquesta xifra només és del 2%.

Normes d’ús del SAI

Quan compreu una font d'alimentació ininterrompuda per organitzar energia de còpia de seguretat, heu d'entendre conjuntament amb quins dispositius es poden utilitzar. De vegades és impossible gestionar només un SAI, i cal prendre mesures addicionals per subministrar electricitat a la casa.

Connexió d’electrodomèstics

Ordinadors, mòdems, encaminadors, equips de vídeo i àudio són dispositius típics de la llar o de l’oficina als quals es connecten fonts d’alimentació ininterrompuda. Si aquesta tècnica conté fonts d’alimentació ordinària de commutació, n’hi haurà prou amb adquirir models relativament barats que no produeixin una ona sinusoïdal pura.

Els models moderns són compactes i tenen un disseny atractiu que es combina harmònicament amb altres electrodomèstics de l’interior d’una sala d’estar

Per a la il·luminació, tampoc és necessari adquirir productes cars. El més important aquí és calcular correctament la potència màxima i la vida útil de la bateria.

Amb apagades freqüents, el problema de la descongelació no planificada de refrigeradors i el malbaratament d'aliments és rellevant. Per protegir aquest equip amb motors d’inducció, es necessitarà un SAI d’un dispositiu més complex, ja que cal un senyal sinusoïdal “pur”.

A més, cal tenir en compte la presència de corrents d’arrencada que es produeixen en iniciar el motor. Simplificada per a equips de refrigeració, es pot determinar el seu valor multiplicant per 5 el valor de potència.

Si, per exemple, la cuina té una nevera amb una potència total de 300 watts (a la posada en marxa - 1.500 watts) i un congelador per a 200 watts (a la posada en marxa - 1.000 watts), necessiteu una font d’alimentació amb una ona sinusoïdal pura i una potència màxima d’almenys 1.700 watts. Aquest valor s’obté en el cas que el congelador funcioni i, en aquest moment, el refrigerador s’encendrà. L'arrencada simultània de tots dos motors és poc probable, i fins i tot un SAI pot suportar un augment de un segon de 2,7 kW.

Un bloc de tipus en línia amb una potència màxima de 2000 watts pot funcionar durant aproximadament mitja hora amb un consum total de 500 watts. Com que el mode de refrigeració triga uns 5 minuts, es garanteix que l’alimentació ininterrompuda tingui una durada de 6 arrencaments dels dos dispositius.

A les cases i cases rurals particulars, també és rellevant l’ús d’un SAI per suportar un sistema de calefacció de circulació forçada. Les bombes també necessiten un sinus pur

Les fonts d’alimentació ininterrompuda també s’utilitzen activament per al funcionament de les calderes de calefacció de gas. Donat el cost dels equips connectats, en aquest cas no hauríeu d'estalviar en la qualitat dels SAI.

Reserva i alimentació addicional

Per a molts electrodomèstics, és impossible triar un SAI barat, ja que es necessitarà una potència màxima important durant un llarg període de durada de la bateria. Rentadores, forns elèctrics, sistemes de climatització distribuïts consumeixen molta electricitat.

Podeu, per descomptat, prescindir d’aquests dispositius en cas d’interrupció elèctrica. Això és aconsellable si aquestes interrupcions es produeixen rarament i durant poc temps. Però, però, es pren la decisió de proporcionar als consumidors potents una potència autònoma, és millor utilitzar un generador de gasolina o dièsel. Per començar ràpidament a falta de tensió, s'utilitza un sistema d'entrada de reserva automàtic (ATS).

Si teniu una font d’alimentació addicional, el SAI encara s’ha d’utilitzar, almenys per a ordinadors. És impossible arrencar el generador immediatament i restaurar l’alimentació.

Estabilització de sota tensió

El problema de la baixa tensió és rellevant per a objectes connectats a xarxes antigues o de baixa potència. Si aquesta situació es presenta constantment, és millor utilitzar l’entrada estabilitzador.

En presència d’un estabilitzador, la tensió de la xarxa interna interna es reduirà a indicadors estàndard. Això també afectarà els aparells que no estiguin connectats al SAI.

Amb una tensió reduïda, augmenta la força del corrent que passa per la xarxa domèstica. Per exemple, deixem que la potència total dels consumidors connectats al SAI sigui d’1,5 kW i la tensió d’alimentació igual a 190 V.

A continuació Ohm's law:

• Jo₁ = 1500/190 = 7,9 A - corrent al circuit cap al SAI sense estabilitzador;
• Jo₂ = 1500/220 = 6,8 A - corrent al circuit fins al SAI amb un estabilitzador.

Així, una xarxa intra-casa sense estabilitzador experimentarà una càrrega més gran, cosa que no es podria tenir en compte a l’hora d’escollir la secció de cablejat.

Per tant, amb un voltatge baix constant, és millor instal·lar un estabilitzador. En aquest cas, la càrrega a l’autotransformador dels SAI serà menor, cosa que allargarà la seva vida útil. A més, tenint en compte la igualació de la tensió, és possible comprar fonts d'alimentació ininterrompudes més barates.

Alimentació ininterrompuda dels consumidors de corrent directe

En alguns dispositius, haureu de proporcionar una potència de corrent continu de 12, 24 o 48 V. de forma ininterrompuda també en venda. En el seu marcatge hi ha una sigla “DC”. També existeixen blocs amb subministrament de tensió de 60, 110 o 220 V, però s’utilitzen a la indústria o a l’energia.

La diferència entre la potència continuada ininterrompuda en el dispositiu intern dels models clàssics és la manca d’un inversor. Les bateries es connecten directament a la sortida mitjançant un contactor amb un shunt de mesura de limitació de corrent per evitar una descàrrega de les bateries inacceptablement profunda.

De vegades es pot instal·lar un convertidor estabilitzador a la sortida si els dispositius alimentats pel SAI són sensibles a petites fluctuacions de tensió.

Juntament amb convertidors de tensió, un SAI de 48 W DC és capaç de subministrar un sistema de videovigilància amb un perímetre de fins a 1 km.

Aquestes fonts d'alimentació redundants s'utilitzen per protegir els següents equips domèstics que funcionen de corrent directe:

• sistemes de videovigilància i seguretat;
• tot tipus de sensors (fuites, fum, foc, moviment, etc.);
• sistemes d’il·luminació;
• dispositius de telecomunicacions;
• sistemes de comunicació;
• components del sistema de control "Casa intel·ligent".

Molts SAI de DC tenen l'opció de connectar bateries externes. En aquest cas, el funcionament autònom dels dispositius que serveixen pot ser molt llarg.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Breument sobre les principals característiques dels SAI de la llar:

La varietat de tipus d’UPS i les seves característiques és la conseqüència de diferents condicions per al seu ús: potència i tipus de dispositius connectats, paràmetres i problemes típics d’una determinada font d’energia. Una font d'alimentació ininterrompuda no sol ser l'element més car d'un sistema, però l'estabilitat del seu funcionament en depèn. Per tant, cal determinar les condicions de funcionament i apropar-se amb cura a l’elecció del model.

Encara teniu preguntes sobre el tema de l’article? O podeu complementar aquest material amb informació interessant de SAI? Escriviu els vostres comentaris, feu preguntes, compartiu experiències al bloc següent.