Unidad de suministro de energía ininterrumpible: propósito y características específicas de UPS domésticos
Para mantener la operatividad de los dispositivos en caso de cortes de energía, se utiliza una unidad de suministro de energía ininterrumpible. Dependiendo del tipo de clientes atendidos y los parámetros de electricidad, debe elegir diferentes modelos. Estos dispositivos tienen demanda, por lo tanto, no es difícil adquirir el espécimen deseado de acuerdo con sus características.
Pero antes de comprar, debe comprender de manera independiente sus características y no confiar esta pregunta a los gerentes interesados en las ventas.
En este material consideraremos el dispositivo y las características del UPS, y también hablaremos sobre las reglas para su uso.
El contenido del artículo:
Circuitos de UPS de CA
Para uso doméstico, se utilizan dispositivos de alimentación ininterrumpida, conectados a una red monofásica de 220 V, que puede permanecer durante algún tiempo en ausencia de consumidores de suministro eléctrico que requieran el mismo voltaje.
También hay UPS que están conectados a la entrada a una red trifásica, y la salida es de 380 V o 220 V. Sin embargo, son caros, se usan, si es necesario, para obtener energía autónoma de 10 kV · A, lo cual no es necesario para las necesidades domésticas.
Los UPS de CA domésticos según el esquema operativo se dividen en los siguientes tipos:
- copia de seguridad (sin conexión);
- interactivo (linealmente interactivo);
- doble conversión (en línea).
Se diferencian en la calidad del voltaje de salida y el precio. Las más baratas son las copias de seguridad, y las más caras son las de doble conversión.
Se utiliza un rectificador en el cargador para convertir CA a CC. Y la transformación inversa ocurre usando un inversor.
En las fuentes de alimentación ininterrumpida, por regla general, se instalan relés electromecánicos ordinarios para cambiar el circuito de la red a la batería. Si esta parte es de alta calidad, entonces su recurso es suficiente para toda la duración de la operación del UPS. Pero con mayor frecuencia, cuando una unidad se descompone, el problema radica precisamente en este elemento estructural.
La estabilización de voltaje también está presente en muchos dispositivos domésticos, por lo que si las desviaciones son insignificantes, entonces no tiene sentido adquirir un modelo lineal interactivo más costoso.
La presencia de un transformador a menudo obliga al fabricante a usar enfriamiento forzado, por lo que dichos UPS están equipados con enfriadores. Emiten un ruido comparable en intensidad al funcionamiento de una unidad del sistema informático.
Los dispositivos de doble conversión más complejos y costosos también tienen la menor eficiencia. La electricidad entra al calor que emite el dispositivo. Por lo tanto, su uso debe estar justificado.
La ventaja más importante de este tipo de fuente de alimentación ininterrumpida es una reacción instantánea a un corte de energía. Pero para la mayoría de los electrodomésticos, esto no es tan importante. Las mismas computadoras generalmente completan el respaldo de UPS o el tipo interactivo.
Los parámetros más importantes
Hay muchas ofertas en el mercado para la venta de suministros de energía ininterrumpida para el hogar. Para determinar correctamente su propósito y no cometer un error con la elección, debe comprender a qué parámetros debe prestar atención en primer lugar.
Especificaciones clave
La potencia de salida del dispositivo determina el valor máximo permitido que la unidad puede dar al consumidor de forma segura. Se mide en voltios-amperios (VA). Para conveniencia de los usuarios, este valor a menudo se cita y en vatios
Para medir la carga de dispositivos, puede usar un amperímetro o calcularlo usando las lecturas del medidor instalado en el apartamento.
Al determinar la potencia real de una computadora, uno no debe guiarse por la clasificación de la fuente de alimentación, ya que siempre se compra con un margen.
Si no hay un amperímetro, debe realizar los siguientes pasos:
- Desconecte todos los circuitos en el escudo, excepto el que alimenta la computadora.
- Desconecte todos los electrodomésticos en este circuito.
- Encienda la computadora y ejecute un programa típico en ella (por ejemplo, un video de YouTube).
- Espere hasta que la décima de kilovatio cambie en el mostrador.
- Tómese el tiempo antes del próximo cambio.
Consumo medio de energía (P, vatios) para este período (t, minutos) se pueden calcular mediante la fórmula:
P = 100 * (60 / t)
La siguiente característica importante es la duración de la batería. Este indicador depende de la carga que el UPS está experimentando actualmente. Con la potencia máxima permitida, las baterías del dispositivo doméstico duran de 1 a 3 minutos. Y en la mitad, mucho más tiempo (hasta 10 minutos).
De esto se desprenden dos conclusiones:
- durante un corte de energía, es necesario minimizar la carga consumida por los dispositivos;
- Es recomendable comprar un UPS con una capacidad que exceda la calculada en al menos un 30%.
El rango de voltaje de entrada muestra el voltaje mínimo y máximo permitido de la red, en el cual no habrá conmutación de energía a las baterías. Como regla, todos los UPS soportan un intervalo de 180-260 V.
Algunos fabricantes pueden cumplir con muy buenos indicadores (publicitarios), por ejemplo, el valor más bajo es de 110 V. Aquí debe asegurarse de que estas cifras se tomen para la carga máxima, y no para la mitad.
Otro indicador técnico importante es el nivel de ruido. Los UPS de línea interactiva o en línea generan mucho calor, por lo que los fabricantes instalan ventiladores en ellos. Si los enfriadores son baratos, con el tiempo harán un zumbido, lo que no es deseable para una sala de estar.
Interfaz y configuración
La apariencia de los bloques puede ser muy diversa. Por lo general, tienen una forma rectangular clásica, donde en la parte frontal hay indicadores o una pantalla, y en la parte posterior hay conectores de alimentación. Su número no es tan importante, ya que en la salida puede conectar un cable de extensión con un tee. Esto no va a contradecir el concepto de UPS.
El modelo puede tener una pantalla LCD, en la que se mostrará la situación con el suministro de dispositivos conectados: disponibilidad de energía, número de consumidores, carga de la batería, etc.
Para conocer los parámetros de la fuente de alimentación, el estado de las baterías del UPS y cómo funciona, puede conectarlo a una computadora. Para muchos modelos, esta función se implementa y se desarrolla el software.
Hay tres tipos principales de interfaz:
- USB La conexión más común entre una computadora y un UPS.
- RS-232 (puerto COM). Raramente presente en modelos domésticos.
- Ethernet 10/100. Se utiliza para el control remoto de una fuente de alimentación ininterrumpida.
El software para obtener características con el UPS y su administración está desarrollado no solo para varias versiones de Windows. Entonces, por ejemplo, el conocido fabricante Powercom tiene una versión de Android del software que le permite monitorear remotamente el estado de la alimentación y, si es necesario, ajustar el funcionamiento de la fuente de alimentación ininterrumpida.
Las unidades de energía ininterrumpida se colocan en las inmediaciones de los consumidores de electricidad protegidos. Por lo general, se colocan en el piso o en estantes. Algunos modelos están equipados con sujetadores que le permiten montarlos en las paredes.
Calidad actual de salida
Las fuentes de alimentación ininterrumpida deben producir corriente de calidad adecuada. Cuando funciona con baterías, el inversor es responsable de esto, y en el caso de la energía de la red, los momentos problemáticos deberían suavizar los filtros y el estabilizador. Las interferencias que surgen en un circuito eléctrico tienen diferentes génesis y consecuencias para la electrónica. Por lo tanto, este problema también debe entenderse cuidadosamente.
Interferencia de red y protección
Todos los SAI modernos están equipados con protección contra problemas asociados con dispositivos con servicio. Si la carga total excede el máximo permitido o se produce un cortocircuito, la fuente de alimentación ininterrumpida desconectará inmediatamente la alimentación.
La interferencia de la red se puede dividir en frecuencia y pulso. Los primeros no son tan peligrosos, especialmente para las fuentes de alimentación para computadoras o televisores, que convierten la corriente alterna en corriente continua. Este último puede causar un problema en cualquier electrónica.
Por lo tanto, la mayoría de los UPS están equipados con protección contra sobretensiones y armónicos con varistores y filtros de paso alto.
El problema de la aparición de pulsos de alto voltaje es característico no solo para los cables de alimentación, sino también para las redes de transmisión de datos: computadora o teléfono.Pueden ocurrir debido a la exposición a la electricidad atmosférica, fallas en el cableado cercano, interferencia eléctrica y otras causas.
Muchos fabricantes producen modelos con la capacidad de proteger la red local. Para esto, el UPS tiene dos Conector RJ-45 - uno en la entrada y otro en la salida. La señal pasa a través de un filtro que suprime las sobretensiones. El sistema es el mismo para las líneas telefónicas, solo los conectores están en formato RJ-11.
Baja y alta tensión
El ajuste de voltaje se lleva a cabo utilizando un regulador de voltaje automático (AVR), cuyo elemento principal es un autotransformador. El principio de su funcionamiento se basa en un cambio en el número de vueltas de uno de los devanados, lo que resulta en un cambio en el voltaje en la dirección de aumentar o disminuir su valor.
La presencia de AVR en el UPS le permite no encender el modo autónomo cada vez con una ligera desviación del voltaje de los indicadores estándar. Esto aumenta significativamente la vida útil de la batería.
Según GOST 29322-2014, se permite una desviación del 10% del voltaje del valor de referencia durante un período de no más de 1 hora. Todos los SAI modernos con reguladores hacen frente a tales fluctuaciones.
Claridad de salida
El tipo de señal de salida depende del modelo del inversor que está instalado en el UPS. Idealmente, la curva de voltaje de CA debe ser una onda sinusoidal. Pero después de la conversión a través del inversor, toma una forma gradual.
Los equipos que contienen motores asíncronos (refrigerador, aire acondicionado), fuentes de alimentación de transformadores (equipos de audio de alta calidad), fuentes de alimentación APFC (servidores y computadoras informáticas potentes) necesitan una onda sinusoidal limpia o bien aproximada.
No es un solo inversor, y por lo tanto, el UPS no da una onda sinusoidal pura, por lo que los fabricantes de equipos no escriben en folletos publicitarios. La aproximación de la señal de salida a la onda sinusoidal se evalúa a través del coeficiente de distorsión no lineal (THD).
La señal proveniente del bloque puede considerarse sinusoidal a THD <5%. Para algunos modelos, como IMV NetPro 2000, esta cifra es solo del 2%.
Reglas de uso de UPS
Al comprar una fuente de alimentación ininterrumpida para organizar la energía de respaldo, debe comprender en conjunto con qué dispositivos se puede usar. A veces es imposible administrar solo un UPS, y luego se deben tomar medidas adicionales para proporcionar electricidad a la casa.
Conexión de electrodomésticos
Las computadoras, módems, enrutadores, equipos de video y audio son dispositivos típicos del hogar o la oficina a los que se conectan fuentes de alimentación ininterrumpida. Si esta técnica contiene fuentes de alimentación conmutadas ordinarias, será suficiente comprar modelos relativamente baratos que no produzcan una onda sinusoidal pura.
Para la iluminación, tampoco necesita comprar productos caros. Lo principal aquí es calcular correctamente la potencia máxima y la duración de la batería.
Con apagones frecuentes, el problema de la descongelación no planificada de refrigeradores y el deterioro de los alimentos es relevante. Para proteger dicho equipo con motores de inducción, se necesitará un UPS de un dispositivo más complejo, ya que se requiere una señal sinusoidal "pura".
Además, es necesario tener en cuenta la presencia de corrientes de arranque que se producen cuando se arranca el motor. Simplificado para equipos de refrigeración, su valor puede determinarse multiplicando el valor de potencia por 5.
Si, por ejemplo, la cocina tiene un refrigerador con una potencia total de 300 vatios (en el arranque - 1,500 vatios) y un congelador para 200 vatios (en el arranque - 1,000 vatios), entonces necesita una fuente de alimentación con una sinusoide pura y una potencia máxima de al menos 1,700 vatios. Este valor se obtiene en el caso en que el congelador funcionará, y en este momento el refrigerador se encenderá. El arranque simultáneo de ambos motores es poco probable, e incluso un UPS de este tipo puede soportar un aumento de un segundo de 2.7 kW.
Un bloque de tipo en línea con una potencia máxima de 2000 W puede funcionar durante aproximadamente media hora con un consumo total de 500 vatios. Dado que el modo de enfriamiento dura aproximadamente 5 minutos, se garantiza que la fuente de alimentación ininterrumpida durará 6 arranques de ambos dispositivos.
Las fuentes de alimentación ininterrumpida también se utilizan activamente para la operación de calderas de calefacción de gas. Dado el costo del equipo conectado, no debe ahorrar en la calidad del UPS en este caso.
Reserva y fuente de alimentación adicional
Para muchos electrodomésticos, es imposible elegir un UPS económico, ya que se necesitará una potencia máxima significativa durante un largo período de duración de la batería. Las lavadoras, los hornos eléctricos, los sistemas de aire acondicionado distribuido consumen mucha electricidad.
Por supuesto, puede prescindir de estos dispositivos durante un corte de energía. Esto es aconsejable si tales interrupciones ocurren raramente y por un corto tiempo. Pero si, sin embargo, se toma la decisión de proporcionar a los consumidores poderosos energía autónoma, es mejor usar un generador de gasolina o diesel. Para iniciarlos rápidamente en ausencia de voltaje, use el sistema automático de entrada de reserva (ATS).
Si tiene una fuente de alimentación adicional, el UPS aún debe usarse, al menos para las computadoras. Es imposible iniciar el generador de inmediato y restaurar la fuente de alimentación.
Estabilización de subtensión
El problema de la subtensión es relevante para los objetos conectados a redes antiguas o de baja potencia. Si esta situación surge constantemente, es mejor usar la entrada estabilizador.
Con un voltaje reducido, aumenta la intensidad de la corriente que pasa a través de la red de la casa. Por ejemplo, deje que la potencia total de los consumidores conectados al UPS sea de 1.5 kW y que el voltaje de suministro sea de 190 V.
Entonces por Ley de ohm:
- Yo1 = 1500/190 = 7.9 A - corriente en el circuito al UPS sin un estabilizador;
- Yo2 = 1500/220 = 6.8 A - corriente en el circuito al UPS con un estabilizador.
Por lo tanto, una red interna sin un estabilizador experimentará un aumento de carga, que no podría tenerse en cuenta al elegir la sección de cableado.
Por lo tanto, con un voltaje bajo constante, es mejor instalar un estabilizador. En este caso, la carga en el autotransformador del UPS será menor, lo que extenderá su vida útil. Además, teniendo en cuenta la ecualización de la tensión, es posible comprar fuentes de alimentación ininterrumpida más baratas.
Fuente de alimentación ininterrumpida de consumidores de corriente continua
Para algunos dispositivos, debe proporcionar una alimentación de CC ininterrumpida de 12, 24 o 48 V. También se venden UPS de este tipo. En su marcado hay una abreviatura "DC". También existen bloques con un suministro de voltaje de 60, 110 o 220 V, pero se utilizan en la industria o la energía.
La diferencia entre la alimentación de CC ininterrumpible en el dispositivo interno de los modelos clásicos es la falta de un inversor. Las baterías se conectan directamente a la salida a través de un contactor con una derivación de medición que limita la corriente para evitar una descarga inaceptablemente profunda de las baterías.
En ocasiones, se puede instalar un convertidor estabilizador en la salida si los dispositivos alimentados por el UPS son sensibles a pequeñas fluctuaciones de voltaje.
Estas fuentes de alimentación redundantes se utilizan para proteger los siguientes equipos domésticos que funcionan con corriente continua:
- sistemas de video vigilancia y seguridad;
- todo tipo de sensores (fugas, humo, fuego, movimiento, etc.);
- sistemas de iluminación;
- dispositivos de telecomunicaciones;
- sistemas de comunicación;
- componentes del sistema de control “Casa inteligente”.
Muchos UPS de CC tienen la opción de conectar baterías externas. En este caso, el funcionamiento autónomo de los dispositivos que sirven puede ser muy largo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Brevemente sobre las principales características de los SAI domésticos:
La variedad de tipos de UPS y sus características es consecuencia de diferentes condiciones para su uso: alimentación y tipo de dispositivos conectados, parámetros y problemas típicos de una fuente de alimentación en particular. Una fuente de alimentación ininterrumpida no suele ser el elemento más costoso de un sistema, pero la estabilidad de su funcionamiento depende de ello. Por lo tanto, es necesario determinar las condiciones de operación y abordar cuidadosamente la elección del modelo.
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