Nepřerušitelný napájecí zdroj: účel a specifika domácího UPS

Pro udržení funkčnosti zařízení v případě výpadku proudu se používá nepřerušitelný zdroj napájení. Podle typu obsluhovaných zákazníků a parametrů elektřiny si musíte vybrat různé modely. Tato zařízení jsou požadována, a proto není obtížné získat požadovaný vzorek podle jeho charakteristik.

Ale před nákupem musíte samostatně porozumět jeho funkcím a nedůvěřovat této otázce manažerům se zájmem o prodej.

V tomto materiálu se budeme zabývat zařízením a funkcemi UPS a také hovoříme o pravidlech pro jeho použití.

Obvody střídavého UPS

Pro použití v domácnosti se používají zařízení pro nepřetržitý přenos energie, připojené k jednofázové síti 220 V, která může po určitou dobu v nepřítomnosti spotřebitelů elektřiny vyžadujících stejné napětí.

Existují také UPS, které jsou připojeny ke vstupu do třífázové sítě, a výstup je buď 380 V nebo 220 V. Nicméně jsou drahé, používají se, je-li to nutné, k získání autonomního napájení z 10 kV · A, což není nutné pro domácí potřeby.

Domácí střídavé zdroje UPS podle operačního schématu jsou rozděleny do následujících typů:

• záloha (offline);
• interaktivní (lineárně interaktivní);
• dvojitá konverze (online).

Liší se kvalitou výstupního napětí a cenou. Nejlevnější jsou zálohy a nejdražší je dvojitá konverze.

Nejjednodušší redundantní napájecí obvod vyžaduje přepínací relé a pasivní filtrování pro potlačení rušení

V nabíječce se používá usměrňovač pro převod střídavého proudu na stejnosměrný proud. A zpětná transformace nastává pomocí střídače.

U nepřerušitelných zdrojů napájení jsou zpravidla instalována běžná elektromechanická relé, která přepínají obvod ze sítě na baterii. Pokud je tato část kvalitní, je její zdroj dostatečný po celou dobu provozu UPS. Ale nejčastěji, když se jednotka rozpadne, problém spočívá právě v tomto strukturálním prvku.

Interaktivní obvod se liší od záložního obvodu přítomností stabilizátoru napětí. Je vyroben ve formě typického autotransformátoru s přímo připojenými vinutími

Stabilizace napětí je také přítomna v mnoha domácích zařízeních, takže pokud jsou odchylky nevýznamné, pak nemá smysl získat dražší lineárně-interaktivní model.

Přítomnost transformátoru často nutí výrobce používat nucené chlazení, takže takové UPS jsou vybaveny chladiči. Vyzařují hluk srovnatelný s intenzitou provozu jednotky počítačového systému.

Výkon střídače v online obvodu je průběžně z baterií. Proto je v případě výpadku napájení čas přepnutí na záložní napájení nulový

Nejsložitější a nejdražší zařízení s dvojitou konverzí mají také nejnižší účinnost. Elektřina přechází do tepla, které zařízení vydává. Proto musí být jejich použití odůvodněno.

Nejvýznamnějším plusem tohoto typu nepřerušitelného napájení je okamžitá reakce na výpadek napájení. Ale pro většinu domácích spotřebičů to není tak důležité. Stejné počítače obvykle vyplňují záložní nebo interaktivní typ UPS.

Nejdůležitější parametry

Na trhu existuje mnoho nabídek na prodej domácích nepřerušitelných zdrojů energie. Abyste mohli správně určit jejich účel a neudělat chybu s výběrem, musíte nejprve pochopit, na jaké parametry byste měli věnovat pozornost.

Klíčové specifikace

Výstupní výkon zařízení určuje maximální přípustnou hodnotu, kterou může jednotka zaručeně poskytnout spotřebiteli. Měří se ve voltampérech (VA). Pro pohodlí uživatelů je tato hodnota často uváděna a ve wattech.

Chcete-li měřit zatížení zařízení, můžete použít buď ampérmetr, nebo jej vypočítat na základě údajů z měřiče nainstalovaného v bytě.

Spotřebovanou elektřinu můžete měřit pomocí ampérmetru pro domácnost (wattmetr) se zásuvkou. Připojené zařízení musí být nastaveno na maximální výkon

Při určování skutečné energie počítače by se člověk neměl řídit hodnocením napájecího zdroje, protože se vždy kupuje s marží.

Pokud není k dispozici ampérmetr, musíte provést následující kroky:

1. Odpojte všechny obvody ve štítu, s výjimkou obvodu, ze kterého je počítač napájen.
2. Odpojte všechny spotřebiče v tomto obvodu.
3. Zapněte počítač a spusťte na něm typický program (například video YouTube).
4. Počkejte, až se na pultu změní desetina kilowattu.
5. Udělejte si čas před další změnou.

Průměrná spotřeba energie (P, watt) za toto období (t, minuty) lze vypočítat podle vzorce:

P = 100 * (60 / t)

Další důležitou vlastností je životnost baterie. Tento indikátor závisí na zátěži, kterou UPS aktuálně zažívá. Při maximálním přípustném výkonu vydrží baterie domácího zařízení 1-3 minuty. A v polovině - mnohem déle (až 10 minut).

Graf závislosti životnosti baterie na průměrném zatížení ukazuje, že tato závislost je nelineární. Je to způsobeno vybitím baterie.

Z toho plynou dva závěry:

• během výpadku napájení je nutné minimalizovat zatížení spotřebované zařízeními;
• Je vhodné zakoupit UPS s kapacitou, která přesahuje vypočtenou alespoň o 30%.

Rozsah vstupního napětí ukazuje minimální a maximální přípustné napětí sítě, při které nedojde k přepnutí napájení na baterie. Zpravidla všechny UPS vydrží interval 180-260 V.

Někteří výrobci mohou splňovat velmi dobré (reklamní) ukazatele, například nižší hodnota je 110 V. Zde se musíte ujistit, že tyto hodnoty se berou pro maximální zatížení, nikoli pro polovinu.

Dalším důležitým technickým ukazatelem je hladina hluku. Line-interaktivní nebo online UPS generují velké množství tepla, takže výrobci na ně instalují fanoušky. Pokud jsou chladiče levné, časem vytvoří bzučení, což je pro obývací pokoj nežádoucí.

Rozhraní a nastavení

Vzhled bloků může být velmi různorodý. Obvykle mají klasický obdélníkový tvar, kde na přední straně jsou indikátory nebo displej a na zadní straně jsou napájecí konektory. Jejich počet není tak důležitý, protože na výstupu můžete připojit prodlužovací kabel s odpalištěm. To nebude v rozporu s konceptem UPS.

Model může mít LCD displej, na kterém se zobrazí situace s napájením připojených zařízení: dostupnost napájení, počet spotřebitelů, nabití baterie atd.

Zobrazovací systém snižuje náklady na vybavení. Navíc je praktičtější. Pokud potřebujete znát nějaké parametry, mají mnohé modely funkci připojení k počítači

Chcete-li zjistit parametry napájení, stav baterií UPS a jak to funguje, můžete je připojit k počítači. U mnoha modelů je tato funkce implementována a je vyvíjen software.

Existují tři hlavní typy rozhraní:

• USB Nejběžnější spojení mezi počítačem a UPS.
• RS-232 (port COM). Zřídka přítomen v domácnostech.
• Ethernet 10/100. Používá se pro dálkové ovládání nepřerušitelného napájení.

Software pro získávání charakteristik pomocí UPS a jeho správy je vyvíjen nejen pro různé verze Windows. Například známý výrobce Powercom má verzi softwaru pro Android, která vám umožňuje vzdáleně monitorovat stav napájení a v případě potřeby upravovat provoz nepřerušitelného zdroje napájení.

Tento software umožňuje sledovat hlavní charakteristiky energetické sítě, jako je vstupní a výstupní napětí, frekvence. Můžete také zjistit stav nabití baterie a teplotu zařízení

Nepřerušitelné energetické jednotky jsou umístěny v bezprostřední blízkosti chráněných spotřebitelů elektřiny. Obvykle jsou umístěny na podlaze nebo na policích. Některé modely jsou vybaveny upevňovacími prvky, které umožňují jejich připevnění na zdi.

Výstupní proudová kvalita

Nepřerušitelné zdroje napájení musí produkovat proud správné kvality. Při provozu z baterií je za to zodpovědný střídač a v případě napájení ze sítě by problematické momenty měly vyhladit filtry a stabilizátor. Rušení vznikající v elektrickém obvodu mají různou genezi a důsledky pro elektroniku. Proto je třeba tuto otázku také pečlivě pochopit.

Interference a ochrana sítě

Všechny moderní UPS jsou vybaveny ochranou proti problémům spojeným se servisovanými zařízeními. Pokud celková zátěž překročí maximální přípustnou hodnotu nebo dojde-li ke zkratu, nepřerušitelný zdroj napájení okamžitě vypne napájení.

Rušení sítě lze rozdělit na frekvenci a puls. První z nich nejsou tak nebezpečné, zejména pro napájecí zdroje pro počítače nebo televizory, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný proud. Ten může způsobit problém v jakékoli elektronice.

Proto je většina UPS vybavena přepěťovou a harmonickou ochranou s varistory a vysokopásmovými filtry.

K odstranění rušení na lince dochází ve dvou fázích. Nejprve varistory odřízly vysokofrekvenční impulsy a poté filtr vyhladil malé skoky

Problém výskytu vysokonapěťových impulsů je charakteristický nejen pro silové kabely, ale také pro sítě pro přenos dat - počítač nebo telefon.Mohou nastat v důsledku vystavení atmosférické elektřině, poruchám blízkého vedení, elektrickému rušení a dalším příčinám.

Mnoho výrobců vyrábí modely se schopností chránit místní síť. Za tímto účelem má UPS dva Konektor RJ-45 - jeden u vchodu a jeden u výstupu. Signál prochází filtrem, který potlačuje přepětí. Systém je stejný pro telefonní linky, pouze konektory jsou ve formátu RJ-11.

Nízké a vysoké napětí

Nastavení napětí se provádí pomocí automatického regulátoru napětí (AVR), jehož hlavním prvkem je autotransformátor. Princip jeho činnosti je založen na změně počtu závitů jednoho vinutí, což má za následek změnu napětí ve směru zvyšování nebo snižování jeho hodnoty.

Přítomnost AVR v UPS vám umožňuje zapnout autonomní režim pokaždé s malou odchylkou napětí od standardních indikátorů. To výrazně zvyšuje životnost baterie.

Profesionální multimetry, jako je CEM DT 9909, jsou schopny zaznamenávat hodnoty napětí po dlouhou dobu. Použití takového zařízení může pomoci při výběru stabilizátoru nebo UPS

Podle GOST 29322-2014 je přípustná 10% odchylka napětí od referenční hodnoty po dobu nepřesahující 1 hodinu. Všechny moderní UPS s regulátory se s takovými výkyvy vyrovnávají.

Jasnost výstupu

Typ výstupního signálu závisí na modelu měniče, který je nainstalován v UPS. V ideálním případě by křivka střídavého napětí měla být sinusová vlna. Ale po převodu přes střídač má postupnou podobu.

Čím větší je počet kroků v okamžité křivce napětí a času, tím lepší je kvalita střídavého proudu. U některých zařízení je to důležité.

Zařízení, která obsahují asynchronní motory (lednice, klimatizace), napájecí zdroje transformátorů (kvalitní zvuková zařízení), napájecí zdroje APFC (servery a výkonné počítačové počítače) vyžadují čistou nebo dobře aproximovanou sinusovou vlnu.

Není to jediný střídač, a proto UPS nedává čistě sinusovou vlnu, takže výrobci zařízení nezapisují do reklamních brožur. Aproximace výstupního signálu do sinusové vlny je vyhodnocena pomocí koeficientu nelineárního zkreslení (THD).

Signál přicházející z bloku lze považovat za sinusový při THD <5%. U některých modelů, například IMV NetPro 2000, je toto číslo pouze 2%.

Pravidla používání UPS

Při nákupu nepřerušitelného zdroje napájení pro organizování záložního napájení musíte pochopit, ve spojení s jakým zařízením může být použito. Někdy je nemožné spravovat pouze UPS, a pak je třeba přijmout další opatření, aby se elektřina dodala do domu.

Připojení domácích spotřebičů

Počítače, modemy, směrovače, video a audio zařízení jsou typickými domácími nebo kancelářskými zařízeními, k nimž jsou připojeny nepřerušitelné zdroje napájení. Pokud tato technika obsahuje běžné spínané napájecí zdroje, bude stačit ke koupi relativně levných modelů, které neprodukují čistě sinusovou vlnu.

Moderní modely jsou kompaktní a mají atraktivní design, který harmonicky ladí s ostatními spotřebiči v interiéru obývacího pokoje

Pro osvětlení také nemusíte kupovat drahé výrobky. Hlavní věcí je zde správně spočítat maximální výkon a výdrž baterie.

U častých výpadků proudu je důležitý problém neplánovaného rozmrazování chladniček a znehodnocení potravin. K ochraně takového zařízení indukčními motory bude zapotřebí složitější zařízení UPS, protože je vyžadován „čistý“ sinusový signál.

Kromě toho je třeba vzít v úvahu přítomnost rozběhových proudů, ke kterým dochází při spouštění motoru. Zjednodušená pro chladicí zařízení může být jejich hodnota určena vynásobením hodnoty výkonu 5.

Pokud je v kuchyni například lednice s celkovým příkonem 300 wattů (při spuštění - 1 500 wattů) a mraznička pro 200 wattů (při spuštění - 1 000 wattů), pak potřebujete zdroj energie s čistě sinusovou vlnou a maximálním příkonem nejméně 1700 wattů. Tato hodnota se získá v případě, kdy mraznička bude fungovat, a v tomto okamžiku se chladnička zapne. Současný start obou motorů je nepravděpodobný a dokonce takový UPS vydrží jednosekundový nárůst 2,7 kW.

Online typový blok s maximálním příkonem 2 000 wattů může pracovat zhruba půl hodiny při celkové spotřebě 500 wattů. Protože režim chlazení trvá asi 5 minut, je zaručeno, že nepřerušitelný zdroj energie bude trvat 6 startů obou zařízení.

V soukromých domech a chatách je také důležité použití UPS na podporu vytápěcího systému s nuceným oběhem. Čerpadla také potřebují čistý sinus

Nepřerušitelné zdroje napájení se také aktivně používají pro provoz plynových topných kotlů. Vzhledem k nákladům na připojené zařízení byste v tomto případě neměli šetřit kvalitu UPS.

Rezerva a další napájení

U mnoha domácích spotřebičů není možné zvolit levnou UPS, protože po dlouhou dobu životnosti baterie bude zapotřebí značného maximálního výkonu. Pračky, elektrické trouby, distribuované klimatizační systémy spotřebovávají hodně elektřiny.

Při výpadku napájení se samozřejmě můžete bez těchto zařízení obejít. To je vhodné, pokud k takovým přerušením dochází zřídka a na krátkou dobu. Pokud však přesto dojde k rozhodnutí poskytnout výkonným spotřebitelům autonomní sílu, je lepší použít benzínový nebo naftový generátor. Pro jejich rychlý start bez napětí se používá automatický rezervní vstupní systém (ATS).

Pokud máte další zdroj energie, měl by být UPS stále používán, alespoň pro počítače. Není možné okamžitě spustit generátor a obnovit napájení.

Stabilizace podpětí

Problém podpětí je relevantní pro objekty připojené ke starým nebo nízkoenergetickým sítím. Pokud tato situace nastane neustále, je lepší použít vstup stabilizátor.

V přítomnosti stabilizátoru se napětí vnitřní sítě sítě sníží na standardní indikátory. To ovlivní také zařízení, která nejsou připojena k UPS.

Se sníženým napětím se zvyšuje síla proudu procházejícího domácí sítí. Například nechte celkový výkon spotřebičů připojených k UPS 1,5 kW a napájecí napětí 190 V.

Pak do Ohmův zákon:

• Já₁ = 1500/190 = 7,9 A - proud v obvodu do UPS bez stabilizátoru;
• Já₂ = 1500/220 = 6,8 A - proud v obvodu do UPS se stabilizátorem.

U vnitropodnikové sítě bez stabilizátoru tak dojde ke zvýšení zátěže, kterou nelze při výběru kabelové části vzít v úvahu.

Proto je při stálém nízkém napětí vhodné instalovat stabilizátor. V takovém případě bude zatížení autotransformátoru UPS menší, což prodlužuje jeho životnost. Kromě toho, s ohledem na vyrovnání napětí, si můžete zakoupit levnější nepřerušitelné zdroje napájení.

Nepřerušitelné napájení stejnosměrných spotřebičů

U některých zařízení je třeba zajistit nepřetržitý stejnosměrný proud 12, 24 nebo 48 V. UPS tohoto druhu je rovněž v prodeji. Na jejich označení je zkratka „DC“. Existují také bloky s napětím 60, 110 nebo 220 V, ale používají se v průmyslu nebo energii.

Rozdíl mezi nepřerušitelným stejnosměrným výkonem ve vnitřním zařízení oproti klasickým modelům je nedostatek střídače. Baterie jsou připojeny přímo k výstupu pomocí stykače s měřicím bočníkem omezujícím proud, aby se zabránilo nepřijatelně hlubokému vybití baterií.

Někdy může být na výstupu nainstalován stabilizační převodník, pokud jsou zařízení napájená z UPS citlivá na malé kolísání napětí.

Spolu s převodníky napětí je 48 W DC UPS schopna dodávat video monitorovací systém s obvodem až 1 km

Tyto redundantní napájecí zdroje se používají k ochraně následujících domácích zařízení provozovaných před stejnosměrným proudem:

• systémy video dohledu a bezpečnost;
• všechny druhy senzorů (úniky, kouř, oheň, pohyb atd.);
• osvětlovací systémy;
• telekomunikační zařízení;
• komunikační systémy;
• komponenty řídicího systému „Smart home“.

Mnoho stejnosměrných UPS má možnost připojení externích baterií. V tomto případě může být autonomní funkce zařízení, která obsluhují, velmi dlouhá.

Závěry a užitečné video na toto téma

Stručně o hlavních charakteristikách domácích UPS:

Rozmanitost typů UPS a jejich vlastnosti jsou důsledkem různých podmínek pro jejich použití: napájení a typ připojených zařízení, parametry a typické problémy konkrétního zdroje napájení. Nepřerušené napájení není obvykle nejdražším prvkem v systému, ale stabilita jeho provozu závisí na něm. Proto je nutné určit provozní podmínky a pečlivě přistupovat k výběru modelu.

Stále máte otázky k tématu článku? Nebo můžete tento materiál doplnit zajímavými informacemi o UPS? Prosím, napište své komentáře, zeptejte se, podělte se o zkušenosti v níže uvedeném bloku.