Zasilacz bezprzerwowy: cel i specyfika domowych zasilaczy UPS

Aby utrzymać funkcjonalność urządzeń w przypadku awarii zasilania, stosuje się zasilacz awaryjny. W zależności od rodzaju obsługiwanych klientów i parametrów energii elektrycznej należy wybrać różne modele. Urządzenia te są poszukiwane, dlatego nie jest trudno uzyskać pożądany egzemplarz zgodnie z jego charakterystyką.

Ale przed zakupem musisz samodzielnie zrozumieć jego funkcje i nie ufać temu pytaniu menedżerom zainteresowanym sprzedażą.

W tym materiale rozważymy urządzenie i funkcje UPS, a także omówimy zasady jego używania.

Obwody AC UPS

Do użytku domowego stosuje się urządzenia do nieprzerwanego zasilania, podłączone do jednofazowej sieci 220 V, która może przez pewien czas przy braku odbiorców energii elektrycznej wymagających tego samego napięcia.

Istnieją również zasilacze UPS, które są podłączone do wejścia do sieci trójfazowej, a moc wyjściowa wynosi 380 V lub 220 V. Są one jednak drogie, w razie potrzeby są używane do uzyskania autonomicznej mocy od 10 kV · A, co nie jest wymagane na potrzeby domowe.

Domowe zasilacze prądu przemiennego według schematu operacyjnego są podzielone na następujące typy:

• backup (offline);
• interaktywne (liniowo interaktywne);
• podwójna konwersja (online).

Różnią się jakością napięcia wyjściowego i ceną. Najtańsze są kopie zapasowe, a najdroższe są podwójne konwersje.

Najprostszy redundantny zespół zasilający wymaga przekaźnika przełączającego i pasywnego filtrowania, aby stłumić zakłócenia

Prostownik służy do ładowania w celu konwersji prądu przemiennego na prąd stały. Odwrotna transformacja zachodzi za pomocą falownika.

W zasilaczach bezprzerwowych z reguły instalowane są zwykłe przekaźniki elektromechaniczne do przełączania obwodu z sieci na akumulator. Jeśli ta część jest wysokiej jakości, to jej zasoby wystarczą na cały czas działania UPS. Ale najczęściej, gdy jednostka się psuje, problem leży właśnie w tym elemencie konstrukcyjnym.

Obwód interaktywny różni się od obwodu rezerwowego obecnością stabilizatora napięcia. Wykonany jest w postaci typowego autotransformatora z bezpośrednio połączonymi uzwojeniami

Stabilizacja napięcia występuje również w wielu urządzeniach gospodarstwa domowego, więc jeśli odchylenia są nieznaczne, nie ma sensu nabywanie droższego modelu liniowo-interaktywnego.

Obecność transformatora często zmusza producenta do zastosowania wymuszonego chłodzenia, dlatego takie UPS-y są wyposażone w chłodnice. Emitują hałas o natężeniu porównywalnym do działania jednostki systemowej komputera.

Moc falownika w obwodzie online jest na bieżąco z baterii. Dlatego w przypadku awarii zasilania czas przejścia na zasilanie rezerwowe wynosi zero

Najbardziej złożone i najdroższe urządzenia z podwójną konwersją mają również najniższą wydajność. Energia elektryczna przechodzi w ciepło emitowane przez urządzenie. Dlatego ich użycie musi być uzasadnione.

Najważniejszym plusem tego rodzaju nieprzerwanego zasilania jest natychmiastowa reakcja na zanik zasilania. Ale w przypadku większości urządzeń gospodarstwa domowego nie jest to tak ważne. Te same komputery zwykle wykonują kopię zapasową UPS lub typ interaktywny.

Najważniejsze parametry

Na rynku istnieje wiele ofert sprzedaży domowych zasilaczy awaryjnych. Aby poprawnie określić ich cel i nie popełnić błędu przy wyborze, musisz zrozumieć, na jakie parametry należy przede wszystkim zwrócić uwagę.

Kluczowe dane techniczne

Moc wyjściowa urządzenia określa maksymalną dopuszczalną wartość, jaką urządzenie może z pewnością dać konsumentowi. Jest mierzony w woltamperach (VA). Dla wygody użytkowników wartość ta jest często podawana i w watach.

Aby zmierzyć obciążenie urządzeń, możesz użyć amperomierza lub obliczyć go na podstawie odczytów miernika zainstalowanego w mieszkaniu.

Zużyty prąd można zmierzyć za pomocą domowego amperomierza (watomierza) z gniazdem. Podłączone urządzenie musi być ustawione na maksymalną moc

Określając rzeczywistą moc komputera, nie należy kierować się oceną zasilacza, ponieważ zawsze jest on kupowany z marginesem.

Jeśli nie ma amperomierza, musisz wykonać następujące czynności:

1. Odłącz wszystkie obwody w osłonie, z wyjątkiem tego, z którego zasilany jest komputer.
2. Odłącz wszystkie urządzenia w tym obwodzie.
3. Włącz komputer i uruchom na nim typowy program (na przykład film na YouTube).
4. Poczekaj, aż dziesiąta kilowata zmieni się na blacie.
5. Poświęć trochę czasu na następną zmianę.

Średni pobór mocy (P., wat) dla tego okresu (t, minuty) można obliczyć według wzoru:

P = 100 * (60 / t)

Kolejną ważną cechą jest żywotność baterii. Ten wskaźnik zależy od obciążenia, którego aktualnie doświadcza UPS. Przy maksymalnej dopuszczalnej mocy akumulatory urządzenia gospodarstwa domowego działają przez 1-3 minuty. A w połowie - znacznie dłużej (do 10 minut).

Wykres zależności żywotności baterii od średniego obciążenia pokazuje, że zależność ta jest nieliniowa. Wynika to z metody rozładowania akumulatora.

Z tego wynikają dwa wnioski:

• podczas przerwy w zasilaniu konieczne jest zminimalizowanie obciążenia zużywanego przez urządzenia;
• Zaleca się zakup zasilacza UPS o pojemności przekraczającej obliczone o co najmniej 30%.

Zakres napięcia wejściowego pokazuje minimalne i maksymalne dopuszczalne napięcie w sieci, przy którym nie nastąpi przełączenie mocy na akumulatory. Z reguły wszystkie zasilacze UPS wytrzymują odstęp 180-260 V.

Niektórzy producenci mogą spełnić bardzo dobre wskaźniki (reklamowe), na przykład niższa wartość wynosi 110 V. Tutaj musisz upewnić się, że liczby te są brane dla maksymalnego obciążenia, a nie dla połowy.

Kolejnym ważnym wskaźnikiem technicznym jest poziom hałasu. UPS-y interaktywne liniowo lub online generują dużo ciepła, więc producenci instalują na nich wentylatory. Jeśli chłodnice są tanie, z czasem będą brzęczeć, co jest niepożądane w salonie.

Interfejs i konfiguracja

Wygląd bloków może być bardzo różnorodny. Zwykle mają klasyczny prostokątny kształt, gdzie z przodu znajdują się wskaźniki lub wyświetlacz, a z tyłu złącza zasilania. Ich liczba nie jest tak ważna, ponieważ na wyjściu można podłączyć przedłużacz z trójnikiem. Nie będzie to sprzeczne z koncepcją UPS.

Model może mieć wyświetlacz LCD, na którym wyświetlona zostanie sytuacja z zasilaniem podłączonych urządzeń: dostępność energii, liczba odbiorców, ładowanie akumulatora itp.

System wyświetlania zmniejsza koszty sprzętu. Ponadto jest bardziej praktyczny. Jeśli potrzebujesz znać parametry, wiele modeli ma funkcję łączenia się z komputerem

Aby poznać parametry zasilania, stan akumulatorów UPS i sposób jego działania, możesz podłączyć je do komputera. W przypadku wielu modeli funkcja ta jest wdrażana i opracowywane jest oprogramowanie.

Istnieją trzy główne typy interfejsu:

• USB Najczęstsze połączenie między komputerem a UPS.
• RS-232 (port COM). Rzadko obecny w modelach domowych.
• Ethernet 10/100. Służy do zdalnego sterowania zasilaniem awaryjnym.

Oprogramowanie do uzyskiwania charakterystyk za pomocą zasilacza UPS i zarządzania nim zostało opracowane nie tylko dla różnych wersji systemu Windows. Na przykład znany producent Powercom ma wersję oprogramowania dla systemu Android, która pozwala zdalnie monitorować stan zasilania i, w razie potrzeby, regulować działanie zasilacza awaryjnego.

Oprogramowanie pozwala śledzić główne cechy sieci energetycznej, takie jak napięcie wejściowe i wyjściowe, częstotliwość. Możesz również dowiedzieć się o poziomie naładowania baterii i temperaturze urządzenia

Jednostki nieprzerwanego zasilania są umieszczone w bezpośrednim sąsiedztwie chronionych odbiorców energii elektrycznej. Zazwyczaj są umieszczane na podłodze lub na półkach. Niektóre modele są wyposażone w elementy mocujące, które pozwalają zamontować je na ścianach.

Jakość prądu wyjściowego

Zasilacze bezprzerwowe muszą wytwarzać prąd o odpowiedniej jakości. Podczas pracy z baterii odpowiedzialny jest za to falownik, aw przypadku zasilania z sieci problematyczne momenty powinny wygładzić filtry i stabilizator. Zakłócenia powstające w obwodzie elektrycznym mają różną genezę i konsekwencje dla elektroniki. Dlatego kwestię tę należy również dokładnie zrozumieć.

Zakłócenia i ochrona sieci

Wszystkie nowoczesne zasilacze UPS są wyposażone w ochronę przed problemami związanymi z serwisowanymi urządzeniami. Jeśli całkowite obciążenie przekroczy maksymalne dopuszczalne lub wystąpi zwarcie, zasilacz bezprzerwowy natychmiast wyłączy zasilanie.

Zakłócenia sieciowe można podzielić na częstotliwość i puls. Te pierwsze nie są tak niebezpieczne, szczególnie w przypadku zasilaczy do komputerów lub telewizorów, które przekształcają prąd przemienny w prąd stały. To ostatnie może powodować problem w dowolnej elektronice.

Dlatego większość zasilaczy UPS jest wyposażona w ochronę przeciwprzepięciową i harmoniczną z warystorami i filtrami górnoprzepustowymi.

Usuwanie zakłóceń na linii odbywa się w dwóch etapach. Najpierw warystory odcinają impulsy o wysokiej częstotliwości, a następnie filtr wygładza małe skoki

Problem pojawiania się impulsów wysokiego napięcia jest charakterystyczny nie tylko dla kabli zasilających, ale także dla sieci transmisji danych - komputerowej lub telefonicznej.Mogą one wystąpić z powodu narażenia na energię elektryczną atmosferyczną, awarie pobliskich przewodów, zakłócenia elektryczne i inne przyczyny.

Wielu producentów produkuje modele z możliwością ochrony sieci lokalnej. W tym celu UPS ma dwa Złącze RJ-45 - jeden przy wejściu i jeden przy wyjściu. Sygnał przechodzi przez filtr, który tłumi udary. System jest taki sam dla linii telefonicznych, tylko złącza są w formacie RJ-11.

Niskie i wysokie napięcie

Regulacja napięcia odbywa się za pomocą automatycznego regulatora napięcia (AVR), którego głównym elementem jest autotransformator. Zasada jego działania opiera się na zmianie liczby zwojów jednego z uzwojeń, powodując zmianę napięcia w kierunku wzrostu lub zmniejszenia jego wartości.

Obecność AVR w UPS pozwala za każdym razem nie włączać trybu autonomicznego z niewielkim odchyleniem napięcia od standardowych wskaźników. To znacznie wydłuża żywotność baterii.

Profesjonalne multimetry, takie jak CEM DT 9909, są w stanie rejestrować wartości napięcia przez długi czas. Zastosowanie takiego urządzenia może pomóc w wyborze stabilizatora lub zasilacza UPS

Zgodnie z GOST 29322-2014 dopuszczalne jest 10% odchylenie napięcia od wartości odniesienia przez okres nie dłuższy niż 1 godzina. Wszystkie nowoczesne zasilacze UPS z regulatorami radzą sobie z takimi wahaniami.

Klarowność wyjściowa

Rodzaj sygnału wyjściowego zależy od modelu falownika zainstalowanego w UPS. Idealnie krzywa napięcia prądu przemiennego powinna być falą sinusoidalną. Ale po konwersji przez falownik przyjmuje postać krokową.

Im większa liczba kroków chwilowej krzywej napięcia w funkcji czasu, tym lepsza jakość prądu przemiennego. W przypadku niektórych urządzeń jest to ważne.

Sprzęt zawierający silniki asynchroniczne (lodówka, klimatyzacja), zasilacze transformatorowe (wysokiej jakości sprzęt audio), zasilacze APFC (serwery i potężne komputery obliczeniowe) potrzebują czystej lub dobrze przybliżonej fali sinusoidalnej.

Ani jednego falownika, dlatego UPS nie emituje czystej fali sinusoidalnej, więc producenci sprzętu nie piszą w broszurach reklamowych. Przybliżenie sygnału wyjściowego do fali sinusoidalnej jest oceniane przez współczynnik zniekształceń nieliniowych (THD).

Sygnał pochodzący z bloku można uznać za sinusoidalny przy THD <5%. W przypadku niektórych modeli, takich jak IMV NetPro 2000, liczba ta wynosi tylko 2%.

Zasady użytkowania UPS

Kupując zasilacz awaryjny do organizowania zasilania rezerwowego, musisz zrozumieć, w połączeniu z którymi urządzeniami można z niego korzystać. Czasami nie można zarządzać tylko zasilaczem UPS, a następnie należy podjąć dodatkowe środki w celu dostarczenia energii elektrycznej do domu.

Podłączenie urządzeń gospodarstwa domowego

Komputery, modemy, routery, sprzęt wideo i audio są typowymi urządzeniami domowymi lub biurowymi, do których podłączone są zasilacze bezprzerwowe. Jeśli ta technika zawiera zwykłe zasilacze impulsowe, wystarczy kupić stosunkowo tanie modele, które nie wytwarzają czystej fali sinusoidalnej.

Nowoczesne modele są kompaktowe i mają atrakcyjny wygląd, który harmonijnie komponuje się z innymi urządzeniami we wnętrzu salonu

Do oświetlenia nie trzeba też kupować drogich produktów. Najważniejsze jest, aby poprawnie obliczyć maksymalną moc i żywotność baterii.

Przy częstych awariach istotny jest problem nieplanowanego rozmrażania lodówek i psucia się żywności. Aby zabezpieczyć taki sprzęt silnikami indukcyjnymi, potrzebny będzie zasilacz UPS bardziej złożonego urządzenia, ponieważ wymagany jest „czysty” sygnał sinusoidalny.

Ponadto należy wziąć pod uwagę obecność prądów rozruchowych, które występują podczas uruchamiania silnika. Uproszczone dla urządzeń chłodniczych, ich wartość można określić, mnożąc wartość mocy przez 5.

Jeśli na przykład kuchnia ma lodówkę o łącznej mocy 300 watów (przy uruchomieniu - 1500 watów) i zamrażarkę na 200 watów (przy uruchomieniu - 1000 watów), potrzebujesz zasilacza z czystą falą sinusoidalną i maksymalną mocą co najmniej 1700 watów. Wartość tę uzyskuje się w przypadku, gdy zamrażarka będzie działać, a w tym czasie lodówka się włączy. Jednoczesne uruchomienie obu silników jest mało prawdopodobne, a nawet taki UPS może wytrzymać gwałtowny skok o wartości 2,7 kW.

Blok typu online o maksymalnej mocy 2000 watów może działać przez około pół godziny przy całkowitym zużyciu 500 watów. Ponieważ tryb chłodzenia trwa około 5 minut, gwarantujemy, że nieprzerwany zasilacz będzie trwał przez 6 uruchomień obu urządzeń.

W prywatnych domach i domkach istotne jest także zastosowanie zasilacza UPS do obsługi wymuszonego obiegu ogrzewania. Pompy również potrzebują czystego sinusoidy

Zasilacze bezprzerwowe są również aktywnie wykorzystywane do pracy gazowych kotłów grzewczych. Biorąc pod uwagę koszt podłączonego sprzętu, nie powinieneś oszczędzać na jakości UPS w tym przypadku.

Rezerwa i dodatkowe zasilanie

W przypadku wielu urządzeń gospodarstwa domowego nie można wybrać niedrogiego zasilacza UPS, ponieważ znaczna maksymalna moc będzie potrzebna przez długi okres żywotności baterii. Pralki, piekarniki elektryczne, rozproszone systemy klimatyzacji zużywają dużo prądu.

Możesz oczywiście obejść się bez tych urządzeń podczas przerwy w dostawie prądu. Jest to wskazane, jeśli takie przerwy występują rzadko i przez krótki czas. Ale jeśli jednak zostanie podjęta decyzja o zapewnieniu potężnym konsumentom autonomicznej mocy, lepiej jest użyć generatora benzyny lub oleju napędowego. Do ich szybkiego uruchomienia przy braku napięcia stosuje się automatyczny system wejściowy rezerwy (ATS).

Jeśli masz dodatkowe źródło zasilania, UPS powinien być nadal używany, przynajmniej do komputerów. Niemożliwe jest natychmiastowe uruchomienie generatora i przywrócenie zasilania.

Stabilizacja podnapięciowa

Problem podnapięcia dotyczy obiektów podłączonych do starych lub słabo zasilanych sieci. Jeśli taka sytuacja występuje stale, lepiej jest użyć danych wejściowych stabilizator.

W obecności stabilizatora napięcie wewnętrznej sieci domowej zostanie zredukowane do standardowych wskaźników. Wpłynie to również na urządzenia, które nie są podłączone do UPS.

Przy zmniejszonym napięciu wzrasta siła prądu przepływającego przez sieć domową. Na przykład, niech łączna moc odbiorników podłączonych do UPS wynosi 1,5 kW, a napięcie zasilania równe 190 V.

Potem przez Prawo Ohma:

• Ja₁ = 1500/190 = 7,9 A - prąd w obwodzie do UPS bez stabilizatora;
• Ja₂ = 1500/220 = 6,8 A - prąd w obwodzie do zasilacza UPS ze stabilizatorem.

Tak więc sieć wewnątrz domu bez stabilizatora będzie podlegać zwiększonemu obciążeniu, którego nie można wziąć pod uwagę przy wyborze odcinka okablowania.

Dlatego przy stałym niskim napięciu lepiej jest zainstalować stabilizator. W takim przypadku obciążenie autotransformatora UPS będzie mniejsze, co wydłuży jego żywotność. Ponadto, biorąc pod uwagę wyrównanie napięcia, można kupić tańsze zasilacze bezprzerwowe.

Bezprzerwowe zasilanie odbiorników prądu stałego

W przypadku niektórych urządzeń należy zapewnić nieprzerwane zasilanie prądem stałym 12, 24 lub 48 V. Tego rodzaju UPS jest również w sprzedaży. W ich oznaczeniu znajduje się skrót „DC”. Istnieją również bloki o napięciu zasilania 60, 110 lub 220 V. Są one jednak wykorzystywane w przemyśle lub energetyce.

Różnica między nieprzerwanym napięciem stałym w urządzeniu wewnętrznym w porównaniu z klasycznymi modelami polega na braku falownika. Baterie są podłączone bezpośrednio do wyjścia poprzez stycznik z ogranicznikiem prądu ograniczającym prąd, aby zapobiec niedopuszczalnie głębokiemu rozładowaniu baterii.

Czasami na wyjściu może być zainstalowany przetwornik stabilizujący, jeśli urządzenia zasilane przez UPS są wrażliwe na niewielkie wahania napięcia.

Razem z przetwornicami napięcia, zasilacz UPS o mocy 48 W DC może zasilać system nadzoru wideo o obwodzie do 1 km

Takie nadmiarowe zasilacze służą do ochrony następujących urządzeń gospodarstwa domowego działających przed prądem stałym:

• systemy nadzoru wideo i bezpieczeństwo;
• wszelkiego rodzaju czujniki (wycieki, dym, ogień, ruch itp.);
• systemy oświetleniowe;
• urządzenia telekomunikacyjne;
• systemy łączności;
• elementy systemu sterowania „Inteligentny dom”.

Wiele zasilaczy DC ma opcję podłączenia zewnętrznych akumulatorów. W takim przypadku autonomiczne działanie obsługiwanych urządzeń może być bardzo długie.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Krótko o głównych cechach domowych UPS:

Różnorodność typów UPS i ich charakterystyka jest konsekwencją różnych warunków ich użytkowania: mocy i rodzaju podłączonych urządzeń, parametrów i typowych problemów konkretnego zasilacza. Nieprzerwany zasilacz zwykle nie jest najdroższym elementem w systemie, ale od tego zależy stabilność jego działania. Dlatego konieczne jest określenie warunków pracy i ostrożne podejście do wyboru modelu.

Masz więcej pytań na temat tego artykułu? Czy możesz uzupełnić ten materiał o interesujące informacje UPS? Napisz komentarze, zadawaj pytania, dziel się doświadczeniami w bloku poniżej.