Fonte de alimentação ininterrupta: finalidade e especificidades do no-break doméstico

Para manter a operacionalidade dos dispositivos em caso de falta de energia, é usada uma fonte de alimentação ininterrupta. Dependendo do tipo de cliente atendido e dos parâmetros de eletricidade, você precisa escolher modelos diferentes. Esses dispositivos estão em demanda, portanto, não é difícil adquirir a amostra desejada de acordo com suas características.

Mas antes de comprar, você precisa entender de forma independente seus recursos e não confiar essa pergunta aos gerentes interessados ​​em vendas.

Neste material, consideraremos o dispositivo e os recursos do no-break e também falaremos sobre as regras para seu uso.

Circuitos de UPS CA

Para uso doméstico, são utilizados dispositivos de energia ininterrupta, conectados a uma rede monofásica de 220 V, que pode por algum tempo na ausência de consumidores de suprimento de eletricidade que exijam a mesma tensão.

Também existem no-breaks conectados à entrada de uma rede trifásica e a saída é de 380 V ou 220 V. No entanto, eles são caros, são usados ​​se necessário para obter energia autônoma de 10 kV · A, o que não é necessário para as necessidades domésticas.

Os no-breaks CA domésticos, de acordo com o esquema operacional, são divididos nos seguintes tipos:

• backup (offline);
• interativo (linearmente interativo);
• dupla conversão (online).

Eles diferem na qualidade da tensão e preço de saída. Os mais baratos são os backups e os mais caros são a conversão dupla.

O circuito de fonte de alimentação redundante mais simples requer um relé de comutação e filtragem passiva para suprimir interferências

Um retificador é usado no carregador para converter CA em CC. E a transformação reversa ocorre usando um inversor.

Em fontes de alimentação ininterruptas, como regra, relés eletromecânicos comuns são instalados para alternar o circuito da rede para a bateria. Se esta peça for de alta qualidade, seu recurso será suficiente para toda a duração da operação do no-break. Mas na maioria das vezes, quando uma unidade quebra, o problema está precisamente nesse elemento estrutural.

O circuito interativo difere do backup pela presença de um estabilizador de tensão. É fabricado na forma de um autotransformador típico, com enrolamentos conectados diretamente

A estabilização de tensão também está presente em muitos dispositivos domésticos; portanto, se os desvios são insignificantes, não faz sentido adquirir um modelo linear-interativo mais caro.

A presença de um transformador geralmente força o fabricante a usar o resfriamento forçado; portanto, esses no-breaks são equipados com refrigeradores. Eles emitem ruído comparável em intensidade ao funcionamento de uma unidade de sistema de computador.

A energia do inversor no circuito on-line é continuamente proveniente das baterias. Portanto, no caso de uma falta de energia, o tempo para mudar para a energia de backup é zero

Os dispositivos de conversão dupla mais complexos e caros também têm a menor eficiência. A eletricidade entra no calor que o dispositivo emite. Portanto, seu uso deve ser justificado.

A vantagem mais significativa desse tipo de fonte de alimentação ininterrupta é uma reação instantânea a uma queda de energia. Mas para a maioria dos eletrodomésticos, isso não é tão importante. Os mesmos computadores geralmente completam o tipo de backup ou interativo do no-break.

Os parâmetros mais importantes

Existem muitas ofertas no mercado para a venda de fontes de alimentação ininterruptas para uso doméstico. Para determinar corretamente sua finalidade e não cometer um erro com a escolha, você precisa entender em quais parâmetros você deve prestar atenção em primeiro lugar.

Principais especificações

A potência de saída do dispositivo determina o valor máximo permitido que a unidade pode garantir ao consumidor. É medido em volt-amperes (VA). Para conveniência dos usuários, esse valor é frequentemente citado e em watts.

Para medir a carga dos dispositivos, você pode usar um amperímetro ou calculá-lo usando as leituras do medidor instalado no apartamento.

Você pode medir a eletricidade consumida usando um amperímetro doméstico (wattímetro) com uma tomada. O dispositivo conectado deve estar na potência máxima

Ao determinar a potência real de um computador, não se deve guiar pela classificação da fonte de alimentação, pois ela é sempre comprada com uma margem.

Se não houver um amperímetro, você precisará executar as seguintes etapas:

1. Desconecte todos os circuitos na blindagem, exceto aquela em que o computador está ligado.
2. Desconecte todos os aparelhos neste circuito.
3. Ligue o computador e execute um programa típico nele (por exemplo, um vídeo do YouTube).
4. Aguarde até o décimo de quilowatt mudar no balcão.
5. Tire um tempo antes da próxima alteração.

Consumo médio de energia (P, watt) para este período (t, minutos) pode ser calculado pela fórmula:

P = 100 * (60 / t)

A próxima característica importante é a vida útil da bateria. Esse indicador depende da carga que o no-break está passando no momento. Na potência máxima permitida, as baterias do dispositivo doméstico duram de 1 a 3 minutos. E ao meio - muito mais tempo (até 10 minutos).

O gráfico da dependência da vida útil da bateria em carga média mostra que essa dependência é não linear. Isto é devido ao método de descarga da bateria.

Duas conclusões se seguem:

• durante uma queda de energia, é necessário minimizar a carga consumida pelos dispositivos;
• É aconselhável comprar um no-break com uma capacidade que exceda o calculado em pelo menos 30%.

A faixa de tensão de entrada mostra a tensão mínima e máxima permitida da rede, na qual não haverá troca de energia para as baterias. Como regra, todos os no-breaks suportam um intervalo de 180-260 V.

Alguns fabricantes podem atender a indicadores muito bons (de publicidade), por exemplo, o valor mais baixo é 110 V. Aqui você precisa garantir que esses números sejam calculados apenas para a carga máxima e não para a metade.

Outro indicador técnico importante é o nível de ruído. No-breaks on-line ou interativos em linha geram muito calor, então os fabricantes instalam ventiladores neles. Se os refrigeradores forem baratos, com o tempo eles farão um zumbido, o que é indesejável para uma sala de estar.

Interface e configuração

A aparência dos blocos pode ser muito diversificada. Geralmente eles têm uma forma retangular clássica, onde na parte frontal existem indicadores ou uma tela e na parte traseira existem conectores de energia. O número deles não é tão importante, pois na saída você pode conectar um cabo de extensão com um tee. Isso não contradiz o conceito de UPS.

O modelo pode ter um display LCD, no qual será exibida a situação com o fornecimento de dispositivos conectados: disponibilidade de energia, número de consumidores, carga da bateria, etc.

O sistema de exibição reduz o custo do equipamento. Além disso, é mais prático. Se você precisar conhecer algum parâmetro, muitos modelos têm a função de se conectar a um computador

Para descobrir os parâmetros da fonte de alimentação, as condições das baterias do no-break e como elas funcionam, você pode conectá-lo ao computador. Para muitos modelos, essa função é implementada e o software é desenvolvido.

Existem três tipos principais de interface:

• USB A conexão mais comum entre um computador e um no-break.
• RS-232 (porta COM). Raramente presente em modelos domésticos.
• Ethernet 10/100. É usado para controle remoto de uma fonte de alimentação ininterrupta.

O software para obter características com o no-break e seu gerenciamento é desenvolvido não apenas para várias versões do Windows. Assim, por exemplo, o conhecido fabricante Powercom possui uma versão Android do software que permite monitorar remotamente o status da energia e, se necessário, ajustar a operação da fonte de alimentação ininterrupta.

O software permite rastrear as principais características da rede elétrica, como tensão de entrada e saída, frequência. Você também pode descobrir a carga da bateria e a temperatura do dispositivo

As unidades de energia ininterrupta são colocadas nas imediações dos consumidores protegidos de eletricidade. Eles geralmente são colocados no chão ou nas prateleiras. Alguns modelos estão equipados com fixadores que permitem montá-los nas paredes.

Qualidade da corrente de saída

Fontes de alimentação ininterruptas devem produzir corrente de qualidade adequada. Ao operar com baterias, o inversor é responsável por isso e, no caso de energia da rede, momentos problemáticos devem suavizar os filtros e o estabilizador. As interferências que surgem em um circuito elétrico têm gênese e consequências diferentes para a eletrônica. Portanto, esse problema também precisa ser cuidadosamente entendido.

Interferência e proteção de rede

Todos os UPSs modernos estão equipados com proteção contra problemas associados a dispositivos de manutenção. Se a carga total exceder o máximo permitido ou ocorrer um curto-circuito, a fonte de alimentação ininterrupta desligará imediatamente a energia.

A interferência da rede pode ser dividida em frequência e pulso. Os primeiros não são tão perigosos, especialmente para fontes de alimentação para computadores ou televisões, que convertem corrente alternada em corrente contínua. Este último pode causar um problema em qualquer componente eletrônico.

Portanto, a maioria dos no-breaks é equipada com proteção contra sobretensão e harmônica com varistores e filtros passa-altos.

A remoção da interferência na linha ocorre em dois estágios. Primeiro, os varistores cortam pulsos de alta frequência e, em seguida, o filtro suaviza pequenos saltos

O problema do aparecimento de pulsos de alta tensão é característico não apenas para cabos de energia, mas também para redes de transmissão de dados - computador ou telefone.Eles podem ocorrer devido à exposição à eletricidade atmosférica, quebra de fiação nas proximidades, interferência elétrica e outras causas.

Muitos fabricantes produzem modelos com a capacidade de proteger a rede local. Para isso, o no-break possui dois Conector RJ-45 - um na entrada e outro na saída. O sinal passa por um filtro que suprime surtos. O sistema é o mesmo para linhas telefônicas, apenas os conectores estão no formato RJ-11.

Baixa e alta tensão

O ajuste da tensão é realizado usando um regulador automático de tensão (AVR), cujo principal elemento é um autotransformador. O princípio de sua operação é baseado em uma mudança no número de voltas de um dos enrolamentos, resultando em uma mudança de tensão na direção de aumentar ou diminuir seu valor.

A presença de AVR no no-break permite que você não ative o modo autônomo todas as vezes com um ligeiro desvio de tensão em relação aos indicadores padrão. Isso aumenta significativamente a vida útil da bateria.

Multímetros profissionais como o CEM DT 9909 são capazes de registrar valores de tensão por um longo tempo. O uso desse dispositivo pode ajudar na escolha de um estabilizador ou no-break

De acordo com o GOST 29322-2014, é permitido um desvio de 10% da tensão do valor de referência por um período não superior a 1 hora. Todos os no-breaks modernos com reguladores lidam com essas flutuações.

Clareza de saída

O tipo de sinal de saída depende do modelo do inversor instalado no no-break. Idealmente, a curva de tensão CA deve ser uma onda senoidal. Mas após a conversão através do inversor, assume uma forma gradual.

Quanto maior o número de etapas na curva instantânea de tensão versus tempo, melhor a qualidade da corrente alternada. Para alguns dispositivos, isso é importante.

Os equipamentos que contêm motores assíncronos (geladeira, ar condicionado), fontes de alimentação de transformadores (equipamentos de áudio de alta qualidade), fontes de alimentação APFC (servidores e computadores de computação poderosos) precisam de uma onda senoidal limpa ou bem aproximada.

Não é um único inversor e, portanto, o no-break não fornece uma onda senoidal pura, para que os fabricantes de equipamentos não escrevam em folhetos de publicidade. A aproximação do sinal de saída à onda senoidal é avaliada através do coeficiente de distorção não linear (THD).

O sinal proveniente do bloco pode ser considerado sinusoidal em THD <5%. Para alguns modelos, como o IMV NetPro 2000, esse número é de apenas 2%.

Regras de uso da UPS

Ao adquirir uma fonte de alimentação ininterrupta para organizar a energia de backup, é necessário entender em conjunto com quais dispositivos ela pode ser usada. Às vezes, é impossível gerenciar apenas um no-break e, em seguida, medidas adicionais precisam ser tomadas para fornecer eletricidade à casa.

Conexão de eletrodomésticos

Computadores, modems, roteadores, equipamentos de vídeo e áudio são dispositivos típicos de casa ou escritório aos quais fontes de alimentação ininterruptas estão conectadas. Se essa técnica contiver fontes de alimentação comutadas comuns, será suficiente comprar modelos relativamente baratos que não produzam uma onda senoidal pura.

Os modelos modernos são compactos e têm um design atraente que combina harmoniosamente com outros aparelhos no interior de uma sala de estar.

Para iluminação, você também não precisa comprar produtos caros. O principal aqui é calcular corretamente a potência máxima e a duração da bateria.

Com apagões frequentes, o problema do degelo não planejado de geladeiras e deterioração de alimentos é relevante. Para proteger esse equipamento com motores de indução, será necessário um no-break de um dispositivo mais complexo, pois é necessário um sinal senoidal "puro".

Além disso, é necessário levar em consideração a presença de correntes de partida que ocorrem quando o motor é iniciado. Simplificado para equipamentos de refrigeração, seu valor pode ser determinado pela multiplicação do valor de potência por 5.

Se, por exemplo, a cozinha tiver um refrigerador com uma potência total de 300 watts (na inicialização - 1.500 watts) e um freezer para 200 watts (na inicialização - 1.000 watts), você precisará de uma fonte de alimentação com uma onda senoidal pura e uma potência máxima de pelo menos 1.700 watts. Este valor é obtido no caso em que o freezer funcionará e, nesse momento, o refrigerador será ligado. A partida simultânea de ambos os motores é improvável, e mesmo esse no-break pode suportar uma onda de 2,7 kW de um segundo.

Um bloco do tipo on-line com uma potência máxima de 2000 watts pode funcionar por cerca de meia hora com um consumo total de 500 watts. Como o modo de resfriamento leva cerca de 5 minutos, é garantido que a fonte de alimentação ininterrupta dure por 6 partidas nos dois dispositivos.

Em casas e chalés particulares, o uso de um no-break para suportar um sistema de aquecimento de circulação forçada também é relevante. As bombas também precisam de um seno puro

Fontes de alimentação ininterruptas também são ativamente usadas para a operação de caldeiras de aquecimento a gás. Dado o custo do equipamento conectado, você não deve economizar na qualidade do no-break neste caso.

Reserva e fonte de alimentação adicional

Para muitos eletrodomésticos, é impossível escolher um no-break barato, pois será necessária uma energia máxima significativa por um longo período de duração da bateria. Máquinas de lavar, fornos elétricos, sistemas de ar condicionado distribuídos consomem muita eletricidade.

Obviamente, você pode ficar sem esses dispositivos durante uma queda de energia. Isso é aconselhável se essas interrupções ocorrerem raramente e por um curto período de tempo. Porém, se, no entanto, for tomada uma decisão de fornecer aos consumidores poderosos energia autônoma, é melhor usar um gerador a gasolina ou diesel. Para seu início rápido na ausência de tensão, é utilizado um sistema de entrada automática de reserva (ATS).

Se você tiver uma fonte de energia adicional, o no-break ainda deve ser usado, pelo menos para computadores. É impossível iniciar o gerador imediatamente e restaurar a fonte de alimentação.

Estabilização de subtensão

O problema de subtensão é relevante para objetos conectados a redes antigas ou de baixa potência. Se essa situação surgir constantemente, é melhor usar a entrada estabilizador.

Na presença de um estabilizador, a tensão da rede interna da casa será reduzida para indicadores padrão. Isso também afetará os aparelhos que não estão conectados ao no-break.

Com uma tensão reduzida, a força da corrente que passa pela rede da casa aumenta. Por exemplo, deixe a potência total dos consumidores conectados ao no-break ser de 1,5 kW e a tensão de alimentação igual a 190 V.

Então por Lei de Ohm:

• Eu₁ = 1500/190 = 7,9 A - corrente no circuito para o no-break sem estabilizador;
• Eu₂ = 1500/220 = 6,8 A - corrente no circuito para o no-break com um estabilizador.

Assim, uma rede interna sem um estabilizador experimentará um aumento de carga, o que não pode ser levado em consideração na escolha da seção de fiação.

Portanto, com uma baixa tensão constante, é melhor instalar um estabilizador. Nesse caso, a carga no transformador automático do no-break será menor, o que prolongará sua vida útil. Além disso, levando em consideração a equalização da tensão, é possível adquirir fontes de alimentação ininterruptas mais baratas.

Fonte de alimentação ininterrupta de consumidores de corrente contínua

Para alguns dispositivos, você precisa fornecer energia DC ininterrupta de 12, 24 ou 48 V. UPS desse tipo também está à venda. Na sua marcação há uma abreviação "DC". Também existem blocos com tensão de alimentação de 60, 110 ou 220 V, mas são usados ​​na indústria ou na energia.

A diferença entre a energia CC ininterrupta no dispositivo interno e os modelos clássicos é a falta de um inversor. As baterias são conectadas diretamente à saída através de um contator com uma derivação de medição com limitação de corrente para evitar uma descarga inaceitavelmente profunda das baterias.

Às vezes, um conversor estabilizador pode ser instalado na saída se os dispositivos alimentados pelo no-break forem sensíveis a pequenas flutuações de tensão.

Juntamente com os conversores de tensão, um no-break de 48 W DC é capaz de fornecer um sistema de videovigilância com um perímetro de até 1 km

Essas fontes de alimentação redundantes são usadas para proteger os seguintes equipamentos domésticos que operam contra corrente contínua:

• sistemas de vigilância por vídeo e segurança;
• todos os tipos de sensores (vazamentos, fumaça, fogo, movimento etc.);
• sistemas de iluminação;
• dispositivos de telecomunicações;
• sistemas de comunicação;
• componentes do sistema de controle "Casa inteligente".

Muitos no-breaks CC têm a opção de conectar baterias externas. Nesse caso, o funcionamento autônomo dos dispositivos que eles servem pode ser muito longo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Brevemente sobre as principais características da UPS doméstica:

A variedade de tipos de no-break e suas características é consequência de diferentes condições de uso: energia e tipo de dispositivos conectados, parâmetros e problemas típicos de uma fonte de alimentação específica. Uma fonte de alimentação ininterrupta geralmente não é o elemento mais caro em um sistema, mas a estabilidade de sua operação depende disso. Portanto, é necessário determinar as condições operacionais e abordar cuidadosamente a escolha do modelo.

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