Nepārtrauktās barošanas bloks: mājas UPS mērķis un specifika

Lai saglabātu ierīču darbināmību strāvas pārtraukuma gadījumā, tiek izmantots nepārtraukts barošanas bloks. Atkarībā no apkalpoto klientu veida un elektrības parametriem jāizvēlas dažādi modeļi. Šīs ierīces ir pieprasītas, tāpēc nav grūti iegūt vēlamo paraugu pēc tā īpašībām.

Bet pirms pirkšanas jums patstāvīgi jāizprot tā īpašības un neuzticieties šim jautājumam vadītājiem, kurus interesē pārdošana.

Šajā materiālā mēs apskatīsim UPS ierīci un funkcijas, kā arī runāsim par tā lietošanas noteikumiem.

Maiņstrāvas UPS shēmas

Sadzīves vajadzībām tiek izmantotas nepārtrauktas barošanas ierīces, kuras ir savienotas ar vienfāzes 220 V tīklu, kas kādu laiku var būt, ja nav elektroenerģijas piegādes patērētāju, kam nepieciešams tāds pats spriegums.

Ir arī UPS, kas ir savienoti ar ieeju trīsfāzu tīklā, un izeja ir vai nu 380 V, vai 220 V. Tomēr tie ir dārgi, tos vajadzības gadījumā izmanto, lai iegūtu autonomu strāvu no 10 kV · A, kas nav nepieciešama mājas vajadzībām.

Sadzīves maiņstrāvas UPS saskaņā ar darbības shēmu ir sadalīti šādos veidos:

• dublējums (bezsaistē);
• interaktīvs (lineāri interaktīvs);
• dubultā konvertēšana (tiešsaistē).

Tie atšķiras pēc izejas sprieguma kvalitātes un cenas. Lētākās ir dublējumkopijas, un visdārgākās ir dubultā konvertēšana.

Lai vienkāršotu traucējumus, vienkāršākai liekai barošanas avota shēmai ir nepieciešams komutācijas relejs un pasīvā filtrēšana

Lai pārveidotu maiņstrāvu līdzstrāvai, lādētājā tiek izmantots taisngriezis. Un apgrieztā transformācija notiek, izmantojot invertoru.

Nepārtrauktās barošanas avotos, kā likums, tiek uzstādīti parastie elektromehāniskie releji, lai pārslēgtu ķēdi no tīkla uz akumulatoru. Ja šī daļa ir augstas kvalitātes, tad tās resurss ir pietiekams visam UPS darbības laikam. Bet visbiežāk, sabojājoties vienībai, problēma ir tieši šajā konstrukcijas elementā.

Interaktīvā shēma atšķiras no rezerves shēmas ar sprieguma stabilizatora klātbūtni. Tas ir izgatavots tipiska autotransformatora formā ar tieši savienotiem tinumiem

Sprieguma stabilizācija ir sastopama arī daudzās sadzīves ierīcēs, tāpēc, ja novirzes ir nenozīmīgas, tad nav jēgas iegādāties dārgāku lineāru-interaktīvu modeli.

Transformatora klātbūtne bieži piespiež ražotāju izmantot piespiedu dzesēšanu, tāpēc šādi UPS ir aprīkoti ar dzesētājiem. Tie izstaro troksni, kas pēc intensitātes ir salīdzināms ar datorsistēmas vienības darbību.

Invertora jauda tiešsaistes ķēdē pastāvīgi notiek no baterijām. Tāpēc strāvas pārtraukuma gadījumā laiks pāriet uz rezerves jaudu ir nulle

Arī vissarežģītākajām un dārgākajām divkāršās pārveidošanas ierīcēm ir zemākā efektivitāte. Elektrība nonāk siltumā, ko ierīce izstaro. Tāpēc to izmantošana ir jāpamato.

Visnozīmīgākais šāda veida nepārtrauktās barošanas avots ir tūlītēja reakcija uz strāvas pārtraukumu. Bet lielākajai daļai sadzīves tehnikas tas nav tik svarīgi. Tie paši datori parasti pabeidz UPS dublējumu vai interaktīvo veidu.

Svarīgākie parametri

Tirgū ir daudz piedāvājumu sadzīves nepārtrauktās barošanas avotu pārdošanai. Lai pareizi noteiktu to mērķi un nekļūdītos izvēlē, jums ir jāsaprot, kādiem parametriem jums vispirms jāpievērš uzmanība.

Galvenās specifikācijas

Ierīces izejas jauda nosaka maksimālo pieļaujamo vērtību, ko ierīce var garantēt patērētājam. To mēra volt ampēros (VA). Lietotāju ērtībai šī vērtība bieži tiek citēta un vatos.

Lai izmērītu ierīču slodzi, varat vai nu izmantot ampērmetru, vai arī aprēķināt to, izmantojot dzīvoklī uzstādītā skaitītāja rādījumus.

Jūs varat izmērīt patērēto elektrību, izmantojot sadzīves ampermetru (vatmetru) ar kontaktligzdu. Pievienotajai ierīcei jābūt iestatītai uz maksimālo jaudu

Nosakot datora reālo jaudu, nevajadzētu vadīties pēc barošanas avota reitinga, jo tas vienmēr tiek nopirkts ar rezervi.

Ja nav ampērmetra, jums jāveic šādas darbības:

1. Atvienojiet visas vairoga shēmas, izņemot to, no kuras dators tiek barots.
2. Atvienojiet visas šīs ķēdes ierīces.
3. Ieslēdziet datoru un palaidiet tajā tipisku programmu (piemēram, YouTube videoklipu).
4. Pagaidiet, līdz letes daļā mainās desmitā daļa kilovatu.
5. Nepieciešams laiks pirms nākamajām izmaiņām.

Vidējais enerģijas patēriņš (Lpp, vati) par šo periodu (t, minūtes) var aprēķināt pēc formulas:

P = 100 * (60 / t)

Nākamā svarīgā īpašība ir akumulatora darbības laiks. Šis indikators ir atkarīgs no UPS pašreizējās slodzes. Ar maksimāli pieļaujamo jaudu sadzīves ierīces baterijas ilgst 1-3 minūtes. Un pusē - daudz ilgāk (līdz 10 minūtēm).

Baterijas kalpošanas laika atkarības no vidējās slodzes diagramma parāda, ka šī atkarība nav lineāra. Tas ir saistīts ar akumulatora izlādes metodi.

No tā izriet divi secinājumi:

• strāvas padeves pārtraukuma laikā ir jāsamazina ierīču patērētā slodze;
• Ieteicams iegādāties UPS ar jaudu, kas pārsniedz aprēķināto vismaz par 30%.

Ieejas sprieguma diapazons parāda minimālo un maksimālo pieļaujamo tīkla spriegumu, pie kura akumulators netiek pārslēgts. Parasti visi UPS iztur intervālu 180-260 V.

Daži ražotāji var sasniegt ļoti labus (reklāmas) rādītājus, piemēram, zemākā vērtība ir 110 V. Šeit jums jāpārliecinās, ka šie skaitļi tiek ņemti par maksimālo slodzi, nevis uz pusi.

Vēl viens svarīgs tehniskais rādītājs ir trokšņa līmenis. Līnijinteraktīvie vai tiešsaistes UPS rada daudz siltuma, tāpēc ražotāji uz tiem uzstāda ventilatorus. Ja dzesētāji ir lēti, tad laika gaitā tie radīs signālu, kas nav vēlams dzīvojamajai istabai.

Saskarne un iestatīšana

Bloku izskats var būt ļoti daudzveidīgs. Parasti tiem ir klasiska taisnstūra forma, kur priekšpusē ir indikatori vai displejs, bet aizmugurē - strāvas savienotāji. To skaits nav tik svarīgs, jo izejā jūs varat savienot pagarinātāju ar tee. Tas nebūs pretrunā ar UPS koncepciju.

Modelim var būt LCD displejs, uz kura tiks parādīta situācija ar pievienoto ierīču piegādi: enerģijas pieejamība, patērētāju skaits, akumulatora uzlāde utt.

Displeja sistēma samazina aprīkojuma izmaksas. Turklāt tas ir praktiskāks. Ja jums jāzina kādi parametri, daudziem modeļiem ir funkcija izveidot savienojumu ar datoru

Lai uzzinātu barošanas parametrus, UPS akumulatoru stāvokli un tā darbību, varat to savienot ar datoru. Daudziem modeļiem šī funkcija ir ieviesta un izstrādāta programmatūra.

Pastāv trīs galvenie saskarnes veidi:

• USB Visizplatītākais savienojums starp datoru un UPS.
• RS-232 (COM ports). Reti sastopams mājsaimniecības modeļos.
• Ethernet 10/100. To izmanto nepārtrauktas barošanas avota tālvadībai.

Programmatūra raksturlielumu iegūšanai ar UPS un tās pārvaldībai ir izstrādāta ne tikai dažādām Windows versijām. Tātad, piemēram, plaši pazīstamajam ražotājam Powercom ir programmatūras Android versija, kas ļauj attālināti uzraudzīt barošanas stāvokli un, ja nepieciešams, pielāgot nepārtrauktās barošanas avota darbību.

Programmatūra ļauj izsekot elektrotīkla galvenajām īpašībām, piemēram, ieejas un izejas spriegumam, frekvencei. Varat arī uzzināt akumulatora uzlādi un ierīces temperatūru

Nepārtrauktās barošanas bloki atrodas tiešā aizsargāto elektrības patērētāju tuvumā. Parasti tos novieto uz grīdas vai uz plauktiem. Daži modeļi ir aprīkoti ar stiprinājumiem, kas ļauj tos uzstādīt uz sienām.

Izejas strāvas kvalitāte

Nepārtrauktiem barošanas avotiem ir jāražo pienācīgas kvalitātes strāva. Darbojoties no akumulatoriem, par to ir atbildīgs invertors, un tīkla enerģijas gadījumā problemātiskajiem momentiem vajadzētu izlīdzināt filtrus un stabilizatoru. Traucējumiem, kas rodas elektriskajā ķēdē, ir atšķirīga ģenēze un sekas elektronikai. Tāpēc arī šis jautājums ir rūpīgi jāizprot.

Tīkla traucējumi un aizsardzība

Visi mūsdienu UPS ir aprīkoti ar aizsardzību pret problēmām, kas saistītas ar apkalpotajām ierīcēm. Ja kopējā slodze pārsniedz maksimāli pieļaujamo vai rodas īssavienojums, nepārtrauktā barošana nekavējoties izslēdz strāvu.

Tīkla traucējumus var iedalīt frekvencēs un impulsos. Pirmie nav tik bīstami, it īpaši datoru vai televizoru barošanas avotiem, kas maiņstrāvu pārveido līdzstrāvā. Pēdējais var radīt problēmas jebkurā elektronikā.

Tāpēc vairums UPS ir aprīkoti ar pārsprieguma un harmonisku aizsardzību ar varistoriem un augstas caurlaidības filtriem.

Traucējumu noņemšana uz līnijas notiek divos posmos. Pirmkārt, varistori nogrieztu augstfrekvences impulsus, un pēc tam filtrs izlīdzina mazus lēcienus

Augstsprieguma impulsu parādīšanās problēma ir raksturīga ne tikai strāvas kabeļiem, bet arī datu pārraides tīkliem - datoram vai telefonam.Tās var rasties atmosfēras elektrības iedarbības, tuvumā esošās elektroinstalācijas sabrukuma, elektrisko traucējumu un citu iemeslu dēļ.

Daudzi ražotāji ražo modeļus ar iespēju aizsargāt vietējo tīklu. Šim nolūkam UPS ir divi RJ-45 savienotājs - viens pie ieejas un otrs pie izejas. Signāls iziet caur filtru, kas nomāc pārspriegumu. Sistēma ir vienāda telefona līnijām, tikai savienotāji ir RJ-11 formātā.

Zems un augsts spriegums

Sprieguma regulēšana tiek veikta, izmantojot automātisku sprieguma regulatoru (AVR), kura galvenais elements ir autotransformators. Tās darbības princips ir balstīts uz viena tinuma pagriezienu skaita izmaiņām, kā rezultātā mainās spriegums tā vērtības palielināšanas vai samazināšanas virzienā.

AVR klātbūtne UPS ļauj katru reizi neieslēgt autonomo režīmu ar nelielu sprieguma novirzi no standarta indikatoriem. Tas ievērojami palielina akumulatora darbības laiku.

Profesionāli multimetri, piemēram, CEM DT 9909, ilgstoši spēj reģistrēt sprieguma vērtības. Šādas ierīces izmantošana var palīdzēt izvēlēties stabilizatoru vai UPS

Saskaņā ar GOST 29322-2014 ir pieļaujama sprieguma 10% novirze no atsauces vērtības uz laiku, kas nepārsniedz 1 stundu. Visi mūsdienu UPS ar regulatoriem tiek galā ar šādām svārstībām.

Izejas skaidrība

Izejas signāla tips ir atkarīgs no UPS uzstādītā invertora modeļa. Ideālā gadījumā maiņstrāvas sprieguma līknei vajadzētu būt sinusoidālam. Bet pēc pārveidošanas, izmantojot invertoru, tas iegūst pakāpenisku formu.

Jo lielāks ir momentāna sprieguma un laika līknes soļu skaits, jo labāka ir maiņstrāvas kvalitāte. Dažām ierīcēm tas ir svarīgi.

Iekārtām, kurās ir asinhronie motori (ledusskapis, gaisa kondicionieris), transformatoru barošanas avotiem (augstas kvalitātes audio aprīkojums), APFC barošanas avotiem (serveriem un jaudīgiem skaitļošanas datoriem) ir nepieciešams tīrs vai labi pietuvināts sinusoidālais vilnis.

Neviens invertors, un tāpēc UPS nedod tīru sinusoidālu vilni, lai aprīkojuma ražotāji nerakstītu reklāmas brošūrās. Izejas signāla tuvinājumu sinusoidālajam vilnim vērtē ar nelineāru izkropļojumu koeficientu (THD).

Signālu, kas nāk no bloka, var uzskatīt par sinusoidālu ar THD <5%. Dažiem modeļiem, piemēram, IMV NetPro 2000, šis skaitlis ir tikai 2%.

UPS lietošanas noteikumi

Iegādājoties nepārtrauktu barošanas avotu rezerves enerģijas organizēšanai, jums ir jāsaprot, ar kādām ierīcēm to var izmantot. Dažreiz nav iespējams pārvaldīt tikai UPS, un pēc tam jāveic papildu pasākumi, lai mājā nodrošinātu elektrību.

Sadzīves tehnikas savienošana

Datori, modemi, maršrutētāji, video un audio iekārtas ir tipiskas mājas vai biroja ierīces, kurām ir pievienoti nepārtraukti barošanas avoti. Ja šajā tehnikā ir parastās komutācijas barošanas avoti, tad pietiks iegādāties salīdzinoši lētus modeļus, kas nerada tīru sinusoidālo vilni.

Mūsdienu modeļi ir kompakti, un tiem ir pievilcīgs dizains, kas harmoniski sajaucas ar citām ierīcēm dzīvojamās istabas interjerā

Apgaismošanai jums arī nav jāiegādājas dārgi izstrādājumi. Šeit galvenais ir pareizi aprēķināt maksimālo jaudu un akumulatora darbības laiku.

Ar biežiem elektriskās strāvas zudumiem ir aktuāla ledusskapju neplānotas atkausēšanas un pārtikas sabojāšanas problēma. Lai aizsargātu šādu aprīkojumu ar indukcijas motoriem, būs nepieciešams sarežģītākas ierīces UPS, jo ir nepieciešams “tīrs” sinusoidāls signāls.

Turklāt ir jāņem vērā starta strāvu klātbūtne, kas rodas, iedarbinot motoru. Saldēšanas iekārtām vienkāršotu, to vērtību var noteikt, reizinot jaudas vērtību ar 5.

Ja, piemēram, virtuvē ir ledusskapis ar kopējo jaudu 300 vati (palaišanas laikā - 1500 vati) un saldētava 200 vati (palaišanas laikā - 1000 vati), tad jums ir nepieciešams barošanas avots ar tīru sinusa vilni un maksimālo jaudu vismaz 1700 vati. Šī vērtība tiek iegūta, ja saldētava darbosies, un šajā laikā ledusskapis ieslēgsies. Abu motoru vienlaicīga iedarbināšana ir maz ticama, un pat šāds UPS var izturēt 2,7 kW lielas sekundes pārspriegumu.

Tiešsaistes tipa bloks ar maksimālo jaudu 2000 vati var darboties apmēram pusstundu ar kopējo enerģijas patēriņu 500 vati. Tā kā dzesēšanas režīms ilgst apmēram 5 minūtes, tiek garantēts, ka nepārtraukta barošana ilgst 6 abus ierīces startus.

Privātmājās un vasarnīcās ir svarīgi izmantot arī UPS, lai atbalstītu piespiedu cirkulācijas apkures sistēmu. Sūkņiem ir nepieciešama arī tīra sinusa

Nepārtrauktās barošanas avoti tiek aktīvi izmantoti arī gāzes apkures katlu darbībai. Ņemot vērā pievienotā aprīkojuma izmaksas, šajā gadījumā nevajadzētu ietaupīt uz UPS kvalitāti.

Rezerve un papildu barošana

Daudzām mājsaimniecības ierīcēm nav iespējams izvēlēties lētu UPS, jo uz ilgu akumulatora darbības laiku būs nepieciešama ievērojama maksimālā jauda. Veļas mazgājamās mašīnas, elektriskās cepeškrāsnis, izplatītās gaisa kondicionēšanas sistēmas patērē daudz elektrības.

Protams, jūs varat iztikt bez šīm ierīcēm strāvas pārtraukuma laikā. Tas ir ieteicams, ja šādi pārtraukumi notiek reti un īsu laiku. Bet, ja tomēr tiek pieņemts lēmums nodrošināt spēcīgus patērētājus ar autonomu jaudu, labāk ir izmantot benzīna vai dīzeļa ģeneratoru. Lai tos ātri iedarbinātu, ja nav sprieguma, tiek izmantota automātiskā rezerves ievades sistēma (ATS).

Ja jums ir papildu enerģijas avots, UPS joprojām ir jāizmanto, vismaz datoriem. Nav iespējams nekavējoties iedarbināt ģeneratoru un atjaunot barošanas avotu.

Zemsprieguma stabilizācija

Zemsprieguma problēma ir aktuāla objektiem, kas savienoti ar veciem vai mazjaudas tīkliem. Ja šī situācija rodas pastāvīgi, labāk ir izmantot ievadi stabilizators.

Stabilizatora klātbūtnē iekšējā mājas tīkla spriegums tiks samazināts līdz standarta indikatoriem. Tas ietekmēs arī ierīces, kas nav savienotas ar UPS.

Ar samazinātu spriegumu palielinās strāvas stiprums, kas iet caur mājas tīklu. Piemēram, ļaujiet UPS pieslēgto patērētāju kopējai jaudai būt 1,5 kW, bet barošanas spriegumam jābūt vienādam ar 190 V.

Tad pa Ohmas likums:

• Es₁ = 1500/190 = 7,9 A - strāva UPS ķēdē bez stabilizatora;
• Es₂ = 1500/220 = 6,8 A - strāva UPS ķēdē ar stabilizatoru.

Tādējādi iekšējais tīkls bez stabilizatora piedzīvos paaugstinātu slodzi, ko nevarēja ņemt vērā, izvēloties vadu sadaļu.

Tāpēc ar pastāvīgu zemu spriegumu labāk ir uzstādīt stabilizatoru. Šajā gadījumā UPS autotransformatora slodze būs mazāka, kas pagarinās tā kalpošanas laiku. Turklāt, ņemot vērā sprieguma izlīdzināšanu, ir iespējams iegādāties lētākus nepārtrauktās barošanas blokus.

Nepārtrauktās strāvas padeve līdzstrāvas patērētājiem

Dažām ierīcēm jums ir jānodrošina nepārtraukta līdzstrāvas jauda 12, 24 vai 48 V. Pārdošanā ir arī šāda veida UPS. To marķējumā ir saīsinājums “DC”. Pastāv arī bloki ar spriegumu 60, 110 vai 220 V, bet tos izmanto rūpniecībā vai enerģētikā.

Atšķirība starp nepārtrauktu līdzstrāvas barošanu iekšējā ierīcē no klasiskajiem modeļiem ir invertora trūkums. Baterijas ir tieši savienotas ar izeju caur kontaktoru ar strāvu ierobežojošu mērījumu šundi, lai novērstu nepieņemami dziļu bateriju izlādi.

Dažreiz izejā var uzstādīt stabilizējošu pārveidotāju, ja ierīces, ko darbina UPS, ir jutīgas pret nelielām sprieguma svārstībām.

Kopā ar sprieguma pārveidotājiem 48 W līdzstrāvas UPS spēj piegādāt videonovērošanas sistēmu ar perimetru līdz 1 km.

Šādus liekos barošanas avotus izmanto, lai aizsargātu no līdzstrāvas šādas mājsaimniecības ierīces:

• videonovērošanas sistēmas un drošība;
• visa veida sensori (noplūdes, dūmi, ugunsgrēks, kustība utt.);
• apgaismojuma sistēmas;
• telekomunikāciju ierīces;
• sakaru sistēmas;
• vadības sistēmas komponenti “Gudra māja”.

Daudziem līdzstrāvas UPS ir iespēja pieslēgt ārējās baterijas. Šajā gadījumā to apkalpoto ierīču autonomā darbība var būt ļoti ilga.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Īsumā par mājsaimniecības UPS galvenajām īpašībām:

UPS tipu un to īpašību dažādība ir atšķirīgu to lietošanas nosacījumu sekas: jauda un pievienoto ierīču tips, parametri un konkrētas barošanas avota tipiskās problēmas. Nepārtraukta barošana parasti nav dārgākais elements sistēmā, bet no tā ir atkarīga darbības stabilitāte. Tāpēc ir jānosaka darbības apstākļi un uzmanīgi jāpieiet modeļa izvēlei.

Vai jums joprojām ir jautājumi par raksta tēmu? Vai arī jūs varat papildināt šo materiālu ar interesantu UPS informāciju? Lūdzu, rakstiet komentārus, uzdodiet jautājumus un dalieties pieredzē zemāk esošajā blokā.