Unterbrechungsfreies Netzteil: Zweck und Besonderheiten der USV

Um die Funktionsfähigkeit von Geräten bei Stromausfällen zu gewährleisten, wird ein unterbrechungsfreies Netzteil verwendet. Abhängig von der Art der Kunden und den Parametern der Elektrizität müssen unterschiedliche Modelle ausgewählt werden. Diese Vorrichtungen sind gefragt, daher ist es nicht schwierig, die gewünschte Probe gemäß ihren Eigenschaften zu erhalten.

Vor dem Kauf müssen Sie jedoch die Funktionen unabhängig voneinander verstehen und dürfen diese Frage nicht den am Verkauf interessierten Managern anvertrauen.

In diesem Material werden wir das Gerät und die Funktionen der USV betrachten und auch über die Regeln für ihre Verwendung sprechen.

USV-Stromkreise

Für den Hausgebrauch werden Geräte zur unterbrechungsfreien Stromversorgung verwendet, die an ein einphasiges 220-V-Netz angeschlossen sind, das für einige Zeit ohne Stromversorgungsverbraucher die gleiche Spannung benötigen kann.

Es gibt auch USVs, die an den Eingang eines dreiphasigen Netzwerks angeschlossen sind und deren Ausgang entweder 380 V oder 220 V beträgt. Sie sind jedoch teuer und werden bei Bedarf verwendet, um eine autonome Leistung von 10 kV · A zu erhalten, die für den Hausbedarf nicht erforderlich ist.

Haushalts-Wechselstrom-USVs werden gemäß dem Betriebsschema in die folgenden Typen unterteilt:

• Backup (offline);
• interaktiv (linear interaktiv);
• doppelte Umwandlung (online).

Sie unterscheiden sich in der Qualität der Ausgangsspannung und des Preises. Die billigsten sind Backups, und die teuersten sind Doppelkonvertierungen.

Die einfachste redundante Stromversorgungsschaltung erfordert ein Schaltrelais und eine passive Filterung, um Interferenzen zu unterdrücken

Im Ladegerät wird ein Gleichrichter verwendet, um Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln. Die umgekehrte Transformation erfolgt mit einem Wechselrichter.

In unterbrechungsfreien Stromversorgungen sind in der Regel gewöhnliche elektromechanische Relais installiert, um den Stromkreis vom Netzwerk auf die Batterie umzuschalten. Wenn dieser Teil von hoher Qualität ist, reicht seine Ressource für die gesamte Dauer des USV-Betriebs aus. Am häufigsten liegt das Problem jedoch beim Ausfall einer Einheit genau in diesem Strukturelement.

Die interaktive Schaltung unterscheidet sich von der Backup-Schaltung durch das Vorhandensein eines Spannungsstabilisators. Es besteht aus einem typischen Spartransformator mit direkt angeschlossenen Wicklungen

Eine Spannungsstabilisierung ist auch in vielen Haushaltsgeräten vorhanden. Wenn die Abweichungen also unbedeutend sind, macht es keinen Sinn, ein teureres linear-interaktives Modell zu erwerben.

Das Vorhandensein eines Transformators zwingt den Hersteller häufig zur erzwungenen Kühlung, so dass solche USVs mit Kühlern ausgestattet sind. Sie geben Geräusche ab, deren Intensität mit dem Betrieb einer Computersystemeinheit vergleichbar ist.

Die Leistung des Wechselrichters im Online-Stromkreis wird kontinuierlich von den Batterien bezogen. Daher ist im Falle eines Stromausfalls die Zeit zum Umschalten auf Notstrom Null

Die komplexesten und teuersten Doppelumwandlungsvorrichtungen weisen auch den niedrigsten Wirkungsgrad auf. Strom geht in die Wärme, die das Gerät abgibt. Daher muss ihre Verwendung gerechtfertigt sein.

Das wichtigste Plus dieser Art von unterbrechungsfreier Stromversorgung ist die sofortige Reaktion auf einen Stromausfall. Für die meisten Haushaltsgeräte ist dies jedoch nicht so wichtig. Dieselben Computer führen normalerweise eine USV-Sicherung oder einen interaktiven Typ durch.

Die wichtigsten Parameter

Auf dem Markt gibt es viele Angebote für den Verkauf von unterbrechungsfreien Haushaltsstromversorgungen. Um ihren Zweck richtig zu bestimmen und keinen Fehler bei der Auswahl zu machen, müssen Sie verstehen, auf welche Parameter Sie zuerst achten sollten.

Schlüsselspezifikationen

Die Ausgangsleistung des Geräts bestimmt den maximal zulässigen Wert, den das Gerät dem Verbraucher garantiert geben kann. Sie wird in Voltampere (VA) gemessen. Zur Vereinfachung der Benutzer wird dieser Wert häufig in Anführungszeichen und angegeben in Watt.

Um die Belastung von Geräten zu messen, können Sie entweder ein Amperemeter verwenden oder es anhand der Messwerte des in der Wohnung installierten Messgeräts berechnen.

Sie können den Stromverbrauch mit einem Haushaltsamperemeter (Wattmeter) mit Steckdose messen. Das angeschlossene Gerät muss auf maximale Leistung eingestellt sein

Bei der Bestimmung der tatsächlichen Leistung eines Computers sollte man sich nicht an der Nennleistung des Netzteils orientieren, da es immer mit einer Marge gekauft wird.

Wenn kein Amperemeter vorhanden ist, müssen Sie die folgenden Schritte ausführen:

1. Trennen Sie alle Stromkreise in der Abschirmung, mit Ausnahme des Stromkreises, über den der Computer mit Strom versorgt wird.
2. Trennen Sie alle Geräte in diesem Stromkreis.
3. Schalten Sie den Computer ein und führen Sie ein typisches Programm darauf aus (z. B. ein YouTube-Video).
4. Warten Sie, bis sich das Zehntel Kilowatt auf dem Zähler ändert.
5. Nehmen Sie sich Zeit vor der nächsten Änderung.

Durchschnittlicher Stromverbrauch (P., Watt) für diesen Zeitraum (t, Minuten) kann nach folgender Formel berechnet werden:

P = 100 * (60 / t)

Das nächste wichtige Merkmal ist die Batterielebensdauer. Diese Anzeige hängt von der Belastung der USV ab. Bei maximal zulässiger Leistung halten die Batterien des Haushaltsgeräts 1-3 Minuten. Und in der Hälfte - viel länger (bis zu 10 Minuten).

Das Diagramm der Abhängigkeit der Batterielebensdauer von der durchschnittlichen Last zeigt, dass diese Abhängigkeit nicht linear ist. Dies ist auf die Batterieentladungsmethode zurückzuführen.

Daraus ergeben sich zwei Schlussfolgerungen:

• Während eines Stromausfalls ist es erforderlich, die von den Geräten verbrauchte Last zu minimieren.
• Es ist ratsam, eine USV mit einer Kapazität zu kaufen, die die berechnete um mindestens 30% übersteigt.

Der Eingangsspannungsbereich zeigt die minimal und maximal zulässige Spannung des Netzwerks an, bei der die Stromversorgung nicht auf die Batterien umschaltet. In der Regel halten alle USVs einem Intervall von 180-260 V stand.

Einige Hersteller können sehr gute (Werbe-) Indikatoren erfüllen, zum Beispiel beträgt der niedrigere Wert 110 V. Hier müssen Sie sicherstellen, dass diese Zahlen für die maximale Belastung und nicht für die Hälfte genommen werden.

Ein weiterer wichtiger technischer Indikator ist der Geräuschpegel. Leitungsinteraktive oder Online-USVs erzeugen viel Wärme, daher installieren die Hersteller Lüfter. Wenn Kühler billig sind, machen sie im Laufe der Zeit ein Summen, was für ein Wohnzimmer unerwünscht ist.

Schnittstelle und Setup

Das Aussehen der Blöcke kann sehr unterschiedlich sein. Normalerweise haben sie eine klassische rechteckige Form, auf der Vorderseite befinden sich Anzeigen oder ein Display, und auf der Rückseite befinden sich Stromanschlüsse. Ihre Anzahl ist nicht so wichtig, da Sie am Ausgang ein Verlängerungskabel mit einem T-Stück verbinden können. Dies wird dem Konzept der USV nicht widersprechen.

Das Modell verfügt möglicherweise über ein LCD-Display, auf dem die Situation mit der Versorgung der angeschlossenen Geräte angezeigt wird: Verfügbarkeit der Stromversorgung, Anzahl der Verbraucher, Batterieladung usw.

Das Anzeigesystem reduziert die Gerätekosten. Darüber hinaus ist es praktischer. Wenn Sie Parameter kennen müssen, können viele Modelle eine Verbindung zu einem Computer herstellen

Um die Parameter der Stromversorgung, den Zustand der USV-Batterien und deren Funktionsweise herauszufinden, können Sie sie an einen Computer anschließen. Für viele Modelle wird diese Funktion implementiert und Software entwickelt.

Es gibt drei Haupttypen von Schnittstellen:

• USB Die häufigste Verbindung zwischen einem Computer und einer USV.
• RS-232 (COM-Anschluss). In Haushaltsmodellen selten vorhanden.
• Ethernet 10/100. Es dient zur Fernsteuerung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung.

Die Software zum Erhalten von Merkmalen mit der USV und deren Verwaltung wurde nicht nur für verschiedene Windows-Versionen entwickelt. So verfügt beispielsweise der bekannte Hersteller Powercom über eine Android-Version der Software, mit der Sie den Stromstatus aus der Ferne überwachen und bei Bedarf den Betrieb der unterbrechungsfreien Stromversorgung anpassen können.

Mit der Software können Sie die Hauptmerkmale des Stromnetzes wie Eingangs- und Ausgangsspannung sowie Frequenz verfolgen. Sie können auch die Akkuladung und die Gerätetemperatur ermitteln

Unterbrechungsfreie Stromaggregate befinden sich in unmittelbarer Nähe der geschützten Stromverbraucher. Sie werden normalerweise auf dem Boden oder in Regalen platziert. Einige Modelle sind mit Befestigungselementen ausgestattet, mit denen Sie sie an den Wänden befestigen können.

Ausgangsstromqualität

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen müssen Strom von angemessener Qualität erzeugen. Beim Betrieb mit Batterien ist der Wechselrichter dafür verantwortlich, und bei Strom aus dem Netzwerk sollten problematische Momente die Filter und den Stabilisator glätten. In einem Stromkreis auftretende Störungen haben unterschiedliche Genese und Konsequenzen für die Elektronik. Daher muss auch dieses Problem sorgfältig verstanden werden.

Netzwerkstörungen und -schutz

Alle modernen USVs sind mit einem Schutz gegen Probleme im Zusammenhang mit gewarteten Geräten ausgestattet. Wenn die Gesamtlast den maximal zulässigen Wert überschreitet oder ein Kurzschluss auftritt, schaltet die unterbrechungsfreie Stromversorgung die Stromversorgung sofort ab.

Netzwerkstörungen können in Frequenz und Impuls unterteilt werden. Ersteres ist nicht so gefährlich, insbesondere für Netzteile für Computer oder Fernseher, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln. Letzteres kann in jeder Elektronik ein Problem verursachen.

Daher sind die meisten USVs mit einem Überspannungs- und Oberschwingungsschutz mit Varistoren und Hochpassfiltern ausgestattet.

Die Beseitigung von Störungen auf der Leitung erfolgt in zwei Schritten. Zuerst schneiden die Varistoren hochfrequente Impulse ab, und dann glättet der Filter kleine Sprünge

Das Problem des Auftretens von Hochspannungsimpulsen ist nicht nur für Stromkabel charakteristisch, sondern auch für Datenübertragungsnetze - Computer oder Telefon.Sie können auftreten, wenn sie atmosphärischer Elektrizität ausgesetzt sind, Kabel in der Nähe ausfallen, elektrische Störungen verursachen und andere Ursachen haben.

Viele Hersteller stellen Modelle her, mit denen das lokale Netzwerk geschützt werden kann. Dafür hat die USV zwei RJ-45-Anschluss - eine am Eingang und eine am Ausgang. Das Signal durchläuft ein Filter, das Überspannungen unterdrückt. Das System ist das gleiche für Telefonleitungen, nur die Anschlüsse sind im RJ-11-Format.

Niederspannung und Hochspannung

Die Spannungseinstellung erfolgt mit einem automatischen Spannungsregler (AVR), dessen Hauptelement ein Spartransformator ist. Das Funktionsprinzip basiert auf einer Änderung der Windungszahl einer der Wicklungen, was zu einer Änderung der Spannung in Richtung der Erhöhung oder Verringerung ihres Wertes führt.

Das Vorhandensein von AVR in der USV ermöglicht es Ihnen, den autonomen Modus nicht jedes Mal mit einer geringfügigen Abweichung der Spannung von den Standardanzeigen einzuschalten. Dies verlängert die Batterielebensdauer erheblich.

Professionelle Multimeter wie das CEM DT 9909 können lange Zeit Spannungswerte aufzeichnen. Die Verwendung eines solchen Geräts kann bei der Auswahl eines Stabilisators oder einer USV hilfreich sein

Nach GOST 29322-2014 ist eine Abweichung der Spannung von 10% vom Referenzwert für einen Zeitraum von höchstens 1 Stunde zulässig. Alle modernen USVs mit Reglern bewältigen solche Schwankungen.

Klarheit der Ausgabe

Die Art des Ausgangssignals hängt vom Modell des Wechselrichters ab, der in der USV installiert ist. Idealerweise sollte die Wechselspannungskurve eine Sinuswelle sein. Nach der Konvertierung durch den Wechselrichter erfolgt jedoch eine schrittweise Form.

Je größer die Anzahl der Schritte in der Kurve der momentanen Spannung gegenüber der Zeit ist, desto besser ist die Qualität des Wechselstroms. Für einige Geräte ist dies wichtig.

Geräte mit Asynchronmotoren (Kühlschrank, Klimaanlage), Transformatorstromversorgungen (hochwertige Audiogeräte), APFC-Stromversorgungen (Server und leistungsstarke Computer) benötigen eine saubere oder gut angenäherte Sinuswelle.

Kein einziger Wechselrichter, und daher gibt die USV keine reine Sinuswelle ab, so dass Gerätehersteller nicht in Werbebroschüren schreiben. Die Annäherung des Ausgangssignals an die Sinuswelle wird durch den Koeffizienten der nichtlinearen Verzerrung (THD) bewertet.

Das vom Block kommende Signal kann bei THD <5% als sinusförmig angesehen werden. Bei einigen Modellen wie IMV NetPro 2000 beträgt diese Zahl nur 2%.

UPS Nutzungsregeln

Wenn Sie ein unterbrechungsfreies Netzteil kaufen, um die Notstromversorgung zu organisieren, müssen Sie wissen, mit welchen Geräten es verwendet werden kann. Manchmal ist es unmöglich, nur eine USV zu verwalten, und dann müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um das Haus mit Strom zu versorgen.

Anschluss von Haushaltsgeräten

Computer, Modems, Router, Video- und Audiogeräte sind typische Heim- oder Bürogeräte, an die unterbrechungsfreie Stromversorgungen angeschlossen sind. Wenn diese Technik gewöhnliche Schaltnetzteile enthält, reicht es aus, relativ billige Modelle zu kaufen, die keine reine Sinuswelle erzeugen.

Moderne Modelle sind kompakt und haben ein attraktives Design, das sich harmonisch in andere Geräte im Innenraum eines Wohnzimmers einfügt

Für die Beleuchtung müssen Sie auch keine teuren Produkte kaufen. Die Hauptsache hier ist, die maximale Leistung und Batterielebensdauer korrekt zu berechnen.

Bei häufigen Stromausfällen ist das Problem des ungeplanten Auftauens von Kühlschränken und des Verderbens von Lebensmitteln relevant. Um solche Geräte mit Induktionsmotoren zu schützen, wird eine USV eines komplexeren Geräts benötigt, da ein „reines“ sinusförmiges Signal erforderlich ist.

Außerdem muss das Vorhandensein von Anlaufströmen berücksichtigt werden, die beim Starten des Motors auftreten. Vereinfacht für Kühlgeräte kann ihr Wert durch Multiplizieren des Leistungswerts mit 5 bestimmt werden.

Wenn die Küche beispielsweise über einen Kühlschrank mit einer Gesamtleistung von 300 Watt (beim Start - 1.500 Watt) und einen Gefrierschrank für 200 Watt (beim Start - 1.000 Watt) verfügt, benötigen Sie ein Netzteil mit einer reinen Sinuswelle und einer maximalen Leistung von mindestens 1.700 Watt. Dieser Wert wird für den Fall erhalten, dass der Gefrierschrank funktioniert und zu diesem Zeitpunkt der Kühlschrank eingeschaltet wird. Das gleichzeitige Starten beider Motoren ist unwahrscheinlich, und selbst eine solche USV kann einem Ein-Sekunden-Anstieg von 2,7 kW standhalten.

Ein Online-Block mit einer maximalen Leistung von 2000 Watt kann bei einem Gesamtverbrauch von 500 Watt etwa eine halbe Stunde lang arbeiten. Da der Kühlmodus ca. 5 Minuten dauert, hält die unterbrechungsfreie Stromversorgung für 6 Starts beider Geräte garantiert.

In Privathäusern und Cottages ist auch die Verwendung einer USV zur Unterstützung eines Zwangsumlaufheizungssystems relevant. Pumpen brauchen auch einen reinen Sinus

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen werden auch aktiv für den Betrieb von Gasheizkesseln eingesetzt. Angesichts der Kosten für die angeschlossenen Geräte sollten Sie in diesem Fall nicht an der Qualität der USV sparen.

Reserve und zusätzliche Stromversorgung

Für viele Haushaltsgeräte ist es unmöglich, eine kostengünstige USV zu wählen, da für eine lange Batterielebensdauer eine erhebliche maximale Leistung benötigt wird. Waschmaschinen, Elektroöfen und dezentrale Klimaanlagen verbrauchen viel Strom.

Auf diese Geräte können Sie bei einem Stromausfall natürlich verzichten. Dies ist ratsam, wenn solche Unterbrechungen selten und für kurze Zeit auftreten. Wenn jedoch die Entscheidung getroffen wird, leistungsstarke Verbraucher mit autonomer Energie zu versorgen, ist es besser, einen Benzin- oder Dieselgenerator zu verwenden. Für den schnellen Start ohne Spannung wird ein automatisches Reserveeingangssystem (ATS) verwendet.

Wenn Sie eine zusätzliche Stromquelle haben, sollte die USV zumindest für Computer weiterhin verwendet werden. Es ist unmöglich, den Generator sofort zu starten und die Stromversorgung wiederherzustellen.

Unterspannungsstabilisierung

Das Problem der Unterspannung ist relevant für Objekte, die an alte oder stromsparende Netzwerke angeschlossen sind. Wenn diese Situation ständig auftritt, ist es besser, die Eingabe zu verwenden Stabilisator.

Bei Vorhandensein eines Stabilisators wird die Spannung des internen Hausnetzes auf Standardindikatoren reduziert. Dies betrifft auch Geräte, die nicht an die USV angeschlossen sind.

Mit einer reduzierten Spannung nimmt die Stärke des durch das Hausnetz fließenden Stroms zu. Beispielsweise sei die Gesamtleistung der an die USV angeschlossenen Verbraucher 1,5 kW und die Versorgungsspannung 190 V.

Dann vorbei Ohmsches Gesetz:

• Ich₁ = 1500/190 = 7,9 A - Strom im Stromkreis zur USV ohne Stabilisator;
• Ich₂ = 1500/220 = 6,8 A - Strom im Stromkreis zur USV mit Stabilisator.

Ein innerbetriebliches Netzwerk ohne Stabilisator erfährt daher eine erhöhte Belastung, die bei der Auswahl des Verdrahtungsabschnitts nicht berücksichtigt werden konnte.

Daher ist es bei einer konstant niedrigen Spannung besser, einen Stabilisator zu installieren. In diesem Fall wird der Spartransformator der USV weniger belastet, was die Lebensdauer verlängert. Darüber hinaus können Sie unter Berücksichtigung der Spannungsausrichtung günstigere unterbrechungsfreie Netzteile erwerben.

Unterbrechungsfreie Stromversorgung von Gleichstromverbrauchern

Für einige Geräte müssen Sie eine unterbrechungsfreie Gleichstromversorgung von 12, 24 oder 48 V bereitstellen. Eine solche USV ist ebenfalls erhältlich. In ihrer Kennzeichnung befindet sich eine Abkürzung „DC“. Es gibt auch Blöcke mit einer Spannungsversorgung von 60, 110 oder 220 V, die jedoch in der Industrie oder im Energiebereich eingesetzt werden.

Der Unterschied zwischen unterbrechungsfreier Gleichstromversorgung im internen Gerät und den klassischen Modellen ist das Fehlen eines Wechselrichters. Die Batterien werden über ein Schütz mit einem strombegrenzenden Messshunt direkt an den Ausgang angeschlossen, um eine unannehmbar tiefe Entladung der Batterien zu verhindern.

Manchmal kann am Ausgang ein Stabilisierungswandler installiert werden, wenn die von der USV gespeisten Geräte empfindlich auf kleine Spannungsschwankungen reagieren.

Zusammen mit Spannungswandlern kann eine 48-W-DC-USV ein Videoüberwachungssystem mit einem Umfang von bis zu 1 km versorgen

Solche redundanten Netzteile schützen die folgenden Haushaltsgeräte vor Gleichstrom:

• Videoüberwachungssysteme und Sicherheit;
• alle Arten von Sensoren (Lecks, Rauch, Feuer, Bewegung usw.);
• Beleuchtungssysteme;
• Telekommunikationsgeräte;
• Kommunikationssysteme;
• Steuerungssystemkomponenten "Smart Home".

Viele DC-USVs bieten die Möglichkeit, externe Batterien anzuschließen. In diesem Fall kann die autonome Funktion der Geräte, die sie bedienen, sehr lang sein.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Kurz zu den Hauptmerkmalen der Haushalts-USV:

Die Vielfalt der USV-Typen und ihre Eigenschaften sind eine Folge der unterschiedlichen Verwendungsbedingungen: Stromversorgung und Art der angeschlossenen Geräte, Parameter und typische Probleme einer bestimmten Stromversorgung. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ist normalerweise nicht das teuerste Element in einem System, aber die Stabilität seines Betriebs hängt davon ab. Daher ist es notwendig, die Betriebsbedingungen zu bestimmen und die Wahl des Modells sorgfältig zu treffen.

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