Unitate de alimentare neîntreruptibilă: scopul și specificul UPS-urilor interne

Pentru a menține operativitatea dispozitivelor în cazul întreruperilor de curent, se folosește o unitate de alimentare neîntreruptă. În funcție de tipul de clienți deserviți și de parametrii electricității, trebuie să alegeți diferite modele. Aceste dispozitive sunt la cerere, prin urmare, nu este dificil să achiziționezi specimenul dorit în funcție de caracteristicile sale.

Dar înainte de a cumpăra, trebuie să înțelegeți în mod independent caracteristicile sale și să nu încredeți această întrebare managerilor interesați de vânzări.

În acest material vom lua în considerare dispozitivul și caracteristicile UPS-ului și vom vorbi și despre regulile de utilizare a acestuia.

Circuite UPS AC

Pentru uz casnic, se folosesc dispozitive pentru alimentare neîntreruptă, conectate la o rețea monofazată de 220 V, care poate de ceva timp în absența consumatorilor de energie electrică care necesită aceeași tensiune.

Există, de asemenea, UPS-uri care sunt conectate la intrare la o rețea trifazată, iar ieșirea este fie de 380 V, fie de 220 V. Cu toate acestea, sunt scumpe, sunt utilizate, dacă este necesar, pentru a obține energie autonomă de la 10 kV · A, ceea ce nu este necesar pentru nevoile interne.

UPS-urile de uz casnic în conformitate cu schema de operare sunt împărțite în următoarele tipuri:

• backup (offline);
• interactiv (liniar interactiv);
• conversie dublă (online).

Acestea diferă prin calitatea tensiunii de ieșire și preț. Cele mai ieftine sunt backup-uri, iar cele mai scumpe sunt cu dublă conversie.

Cel mai simplu circuit de alimentare cu energie redundantă necesită un releu de comutare și o filtrare pasivă pentru a suprima interferențele

Un încărcător este utilizat în încărcător pentru a converti AC în curent continuu. Iar transformarea inversă are loc folosind un invertor.

În alimentarea neîntreruptă, de regulă, sunt instalate relee electromecanice obișnuite pentru a comuta circuitul din rețea la baterie. Dacă această parte este de înaltă calitate, atunci resursa sa este suficientă pe toată durata operațiunii UPS. Dar cel mai adesea, când o unitate se descompune, problema constă tocmai în acest element structural.

Circuitul interactiv diferă de cel de rezervă prin prezența unui stabilizator de tensiune. Este realizat sub forma unui autotransformator tipic, cu înfășurări conectate direct

Stabilizarea tensiunii este prezentă și în multe dispozitive casnice, deci dacă abaterile sunt nesemnificative, atunci nu are rost să dobândim un model liniar-interactiv mai scump.

Prezența unui transformator obligă adesea producătorul să folosească răcirea forțată, astfel încât astfel de UPS-uri sunt echipate cu răcitoare. Ele emit zgomot comparabil ca intensitate cu funcționarea unei unități de sistem computerizate.

Puterea invertorului în circuitul online este continuă de la baterii. Prin urmare, în cazul unei întreruperi a energiei electrice, timpul pentru trecerea la puterea de rezervă este zero

Cele mai complexe și mai scumpe dispozitive de conversie dublă au, de asemenea, cea mai mică eficiență. Electricitatea intră în căldura pe care o emite dispozitivul. Prin urmare, utilizarea lor trebuie să fie justificată.

Cel mai semnificativ plus al acestui tip de alimentare neîntreruptă este o reacție instantanee la întreruperea curentului. Dar pentru majoritatea electrocasnicelor, acest lucru nu este atât de important. Aceleași computere completează de obicei UPS de rezervă sau tip interactiv.

Cei mai importanți parametri

Există multe oferte pe piață pentru vânzarea surselor de alimentare neîntrerupte de uz casnic. Pentru a determina corect scopul lor și a nu greși cu alegerea, trebuie să înțelegeți ce parametri ar trebui să fie atenți în primul rând.

Specificații cheie

Puterea de ieșire a dispozitivului determină valoarea maximă permisă pe care unitatea o poate oferi consumatorului. Se măsoară în volt-amperi (VA). Pentru comoditatea utilizatorilor, această valoare este adesea citată și în wați.

Pentru a măsura încărcarea dispozitivelor, puteți utiliza fie un ampermetru, fie calculați-l folosind citirile contorului instalat în apartament.

Puteți măsura energia electrică consumată folosind un amplificator de casă (wattmetru) cu o priză. Dispozitivul conectat trebuie să fie setat la puterea maximă

Atunci când se determină puterea reală a unui computer, nu trebuie ghidat de ratingul sursei de alimentare, întrucât este întotdeauna cumpărat cu o marjă.

Dacă nu există un ampermetru, atunci trebuie să efectuați următorii pași:

1. Deconectați toate circuitele din scut, cu excepția celui de la care este alimentat computerul.
2. Deconectați toate aparatele din acest circuit.
3. Porniți computerul și rulați un program tipic pe acesta (de exemplu, un videoclip YouTube).
4. Așteptați până când se schimbă zecimea de kilowatt pe tejghea.
5. Faceți timp înainte de următoarea schimbare.

Consum mediu de energie (P, watt) pentru această perioadă (T, minute) pot fi calculate după formula:

P = 100 * (60 / t)

Următoarea caracteristică importantă este durata de viață a bateriei. Acest indicator depinde de încărcarea pe care UPS o are în prezent. La puterea maximă admisă, bateriile dispozitivului casnic durează 1-3 minute. Și la jumătate - mult mai mult (până la 10 minute).

Graficul dependenței duratei de viață a bateriei de sarcina medie arată că această dependență este neliniară. Acest lucru se datorează metodei de descărcare a bateriei.

Din aceasta rezultă două concluzii:

• în timpul unei întreruperi de energie, este necesar să se reducă la minimum sarcina consumată de dispozitive;
• Este recomandabil să achiziționați un UPS cu o capacitate care depășește calculul cu cel puțin 30%.

Intervalul de tensiune de intrare indică tensiunea minimă și maximă admisibilă a rețelei, la care nu va exista comutarea puterii la baterii. De regulă, toate UPS-urile suportă un interval de 180-260 V.

Unii producători pot îndeplini indicatori (publicitari) foarte buni, de exemplu, valoarea mai mică este de 110 V. Aici trebuie să vă asigurați că aceste cifre sunt luate pentru sarcina maximă și nu pentru jumătate.

Un alt indicator tehnic important este nivelul de zgomot. UPS-urile liniare interactive sau online generează multă căldură, astfel încât producătorii instalează ventilatoare pe ele. Dacă răcitoarele sunt ieftine, atunci în timp, acestea vor crea un zgomot, ceea ce este nedorit pentru o cameră de zi.

Interfață și configurare

Aspectul blocurilor poate fi foarte divers. De obicei au o formă dreptunghiulară clasică, unde pe partea din față există indicatori sau un afișaj, iar pe spate sunt conectori de putere. Numărul lor nu este atât de important, deoarece la ieșire puteți conecta un prelungitor cu un tee. Acest lucru nu va contrazice conceptul de UPS.

Modelul poate avea un display LCD, pe care va fi afișată situația cu furnizarea dispozitivelor conectate: disponibilitatea energiei electrice, numărul consumatorilor, încărcarea bateriei etc.

Sistemul de afișare reduce costul echipamentului. În plus, este mai practic. Dacă trebuie să cunoașteți parametri, atunci multe modele au funcția de conectare la un computer

Pentru a afla parametrii alimentării, starea bateriilor UPS și modul în care funcționează, îl puteți conecta la un computer. Pentru multe modele, această funcție este implementată și software-ul este dezvoltat.

Există trei tipuri principale de interfață:

• USB. Cea mai comună conexiune între un computer și un UPS.
• RS-232 (port COM). Rar prezent în modelele casnice.
• Ethernet 10/100. Este utilizat pentru controlul de la distanță al unei surse de alimentare neîntreruptă.

Software-ul pentru obținerea caracteristicilor cu UPS și managementul său este dezvoltat nu numai pentru diverse versiuni de Windows. Astfel, de exemplu, cunoscutul producător Powercom are o versiune Android a software-ului care vă permite să monitorizați de la distanță starea de alimentare și, dacă este necesar, să reglați funcționarea sursei de alimentare neîntreruptă.

Programul vă permite să urmăriți principalele caracteristici ale rețelei electrice, cum ar fi tensiunea de intrare și ieșire, frecvența. Puteți afla, de asemenea, încărcarea bateriei și temperatura dispozitivului

Unitățile de alimentare neîntrerupte sunt amplasate în imediata apropiere a consumatorilor de energie electrică protejați. De obicei sunt așezate pe podea sau pe rafturi. Unele modele sunt echipate cu elemente de fixare care vă permit să le montați pe pereți.

Calitatea curentului de ieșire

Sursele de alimentare neîntrerupte trebuie să producă curent de calitate adecvată. Atunci când funcționează din baterii, invertorul este responsabil pentru acest lucru, iar în cazul alimentării din rețea, momentele problematice ar trebui să netezească filtrele și stabilizatorul. Interferențele care apar într-un circuit electric au o geneză și consecințe diferite pentru electronică. Prin urmare, această problemă trebuie, de asemenea, înțeleasă cu atenție.

Interferența și protecția rețelei

Toate UPS-urile moderne sunt echipate cu protecție împotriva problemelor asociate dispozitivelor deservite. Dacă sarcina totală depășește valoarea maximă admisă sau se produce un scurtcircuit, sursa de alimentare neîntreruptă va opri imediat puterea.

Interferența rețelei poate fi împărțită în frecvență și puls. Primele nu sunt atât de periculoase, în special pentru sursele de alimentare pentru computere sau televizoare, care transformă curent alternativ în curent continuu. Acesta din urmă poate provoca o problemă în orice electronică.

Prin urmare, majoritatea UPS-urilor sunt echipate cu protecție la supratensiune și armonică cu varistori și filtre cu trecere mare.

Eliminarea interferenței pe linie are loc în două etape. Mai întâi, varistorii au tăiat impulsurile de înaltă frecvență, iar apoi filtrul netezește mici salturi

Problema apariției impulsurilor de înaltă tensiune este caracteristică nu numai pentru cablurile de alimentare, ci și pentru rețelele de transmisie de date - computer sau telefon.Acestea pot apărea din cauza expunerii la electricitatea atmosferică, defecțiunile de cabluri din apropiere, interferențe electrice și alte cauze.

Mulți producători produc modele cu capacitatea de a proteja rețeaua locală. Pentru aceasta, UPS-ul are două Conector RJ-45 - unul la intrare și unul la ieșire. Semnalul trece printr-un filtru care suprimă supratensiunile. Sistemul este același pentru liniile telefonice, numai conectorii sunt în format RJ-11.

Tensiune joasă și înaltă

Reglarea tensiunii se realizează cu ajutorul unui regulator automat de tensiune (AVR), al cărui element principal este un autotransformator. Principiul funcționării sale se bazează pe o modificare a numărului de rotații a uneia dintre înfășurări, rezultând o modificare a tensiunii în sensul creșterii sau scăderii valorii sale.

Prezența AVR în UPS vă permite să nu porniți modul autonom de fiecare dată cu o ușoară abatere de tensiune de la indicatoarele standard. Aceasta crește semnificativ durata de viață a bateriei.

Multimetrele profesionale, cum ar fi CEM DT 9909, sunt capabile să înregistreze valorile tensiunii timp îndelungat. Utilizarea unui astfel de dispozitiv poate ajuta la alegerea unui stabilizator sau a unui UPS

Conform GOST 29322-2014, este permisă o abatere de 10% a tensiunii de la valoarea de referință pentru o perioadă de maximum 1 oră. Toate UPS-urile moderne cu regulatoare fac față acestor fluctuații.

Claritate de ieșire

Tipul de semnal de ieșire depinde de modelul invertorului instalat în UPS. În mod ideal, curba de tensiune AC trebuie să fie o undă sinusoidală. Dar după conversie prin invertor, aceasta ia o formă în trepte.

Cu cât este mai mare numărul de pași în tensiunea instantanee în raport cu curba de timp, cu atât este mai bună calitatea curentului alternativ. Pentru unele dispozitive, acest lucru este important.

Echipamentele care conțin motoare asincrone (frigider, aer condiționat), surse de transformare (echipamente audio de înaltă calitate), surse de alimentare APFC (servere și computere puternice de calcul) au nevoie de o undă sinusoidală curată sau bine aproximată.

Nu este un singur invertor și, prin urmare, UPS-ul nu oferă o undă sinusoidală pură, astfel încât producătorii de echipamente să nu scrie în broșuri de publicitate. Apropierea semnalului de ieșire la unda sinusoidală este evaluată prin coeficientul de distorsiune neliniară (THD).

Semnalul care vine de la bloc poate fi considerat sinusoidal la THD <5%. Pentru unele modele, cum ar fi IMV NetPro 2000, această cifră este de doar 2%.

Reguli de utilizare UPS

Atunci când achiziționați o sursă de alimentare neîntreruptă pentru organizarea puterii de rezervă, trebuie să înțelegeți împreună cu dispozitivele care pot fi utilizate. Uneori este imposibil să gestionați doar un UPS, și atunci trebuie luate măsuri suplimentare pentru furnizarea de energie electrică în casă.

Conectarea electrocasnicelor

Calculatoare, modeme, routere, echipamente video și audio sunt dispozitive tipice pentru birou sau acasă la care sunt conectate surse de alimentare neîntrerupte. Dacă această tehnică conține surse obișnuite de comutare, atunci va fi suficient să achiziționați modele relativ ieftine, care nu produc o undă sinusoidală pură.

Modelele moderne sunt compacte și au un design atractiv, care se îmbină armonios cu alte aparate din interiorul unei camere de zi

Pentru iluminat, nu este necesar să cumpărați produse scumpe. Principalul lucru aici este să calculați corect puterea maximă și durata de viață a bateriei.

În cazul întreruperilor frecvente, problema dezghețării neplanificate a frigiderelor și a stricării alimentelor este relevantă. Pentru a proteja astfel de echipamente cu motoare cu inducție, va fi nevoie de UPS-uri ale unui dispozitiv mai complex, deoarece este necesar un semnal sinusoidal „pur”.

În plus, este necesar să se țină seama de prezența curenților de pornire care apar la pornirea motorului. Simplificată pentru echipamentele frigorifice, valoarea lor poate fi determinată prin înmulțirea valorii puterii cu 5.

Dacă, de exemplu, bucătăria are un frigider cu o putere totală de 300 de wați (la pornire - 1.500 de wați) și un congelator pentru 200 de wați (la pornire - 1.000 de wați), atunci ai nevoie de o alimentare cu o undă sinusoidală pură și o putere maximă de cel puțin 1.700 de wați. Această valoare este obținută în cazul în care congelatorul va funcționa, iar în acest moment frigiderul se va aprinde. Pornirea simultană a ambelor motoare este puțin probabilă și chiar și un astfel de UPS poate suporta o supraîncărcare de o secundă de 2,7 kW.

Un bloc de tip online cu o putere maximă de 2000 de wați poate funcționa aproximativ o jumătate de oră cu un consum total de 500 de wați. Deoarece modul de răcire durează aproximativ 5 minute, alimentarea neîntreruptibilă este garantată să dureze 6 porniri ale ambelor dispozitive.

În casele private și căsuțele, utilizarea unui UPS pentru a sprijini un sistem de încălzire cu circulație forțată este, de asemenea, relevantă. Pompele au, de asemenea, nevoie de un sinus pur

Sursele de alimentare neîntrerupte sunt de asemenea utilizate în mod activ pentru funcționarea cazanelor de încălzire cu gaz. Având în vedere costul echipamentului conectat, nu trebuie să economisiți calitatea UPS-ului în acest caz.

Rezervă și alimentare suplimentară

Pentru multe electrocasnice, este imposibil să alegeți un UPS ieftin, deoarece va fi necesară o putere maximă semnificativă pentru o perioadă lungă de viață a bateriei. Mașinile de spălat, cuptoarele electrice, sistemele distribuite de aer condiționat consumă multă energie electrică.

Desigur, puteți face fără aceste dispozitive în timpul unei întreruperi de curent. Acest lucru este recomandabil dacă astfel de întreruperi apar rar și pentru o perioadă scurtă de timp. Dar, cu toate acestea, se ia o decizie de a oferi consumatorilor puternici o putere autonomă, este mai bine să utilizați un generator de benzină sau diesel. Pentru a le porni rapid în absența tensiunii, folosiți sistemul automat de intrare de rezervă (ATS).

Dacă aveți o sursă suplimentară de alimentare, UPS-ul ar trebui să fie utilizat în continuare, cel puțin pentru computere. Este imposibil să porniți imediat generatorul și să restabiliți sursa de alimentare.

Stabilizare sub tensiune

Problema sub tensiunii este relevantă pentru obiectele conectate la rețele vechi sau cu putere redusă. Dacă această situație apare constant, este mai bine să utilizați intrarea stabilizator.

În prezența unui stabilizator, tensiunea rețelei interne de casă va fi redusă la indicatori standard. Acest lucru va afecta, de asemenea, aparatele care nu sunt conectate la UPS.

Cu o tensiune redusă, intensitatea curentului care trece prin rețeaua caselor crește. De exemplu, lăsați puterea totală a consumatorilor conectați la UPS să fie de 1,5 kW și tensiunea de alimentare egală cu 190 V.

Apoi Legea lui Ohm:

• eu₁ = 1500/190 = 7,9 A - curent în circuit la UPS fără stabilizator;
• eu₂ = 1500/220 = 6,8 A - curent în circuit la UPS cu un stabilizator.

Astfel, o rețea intra-casă fără stabilizator va avea o sarcină crescută, ceea ce nu ar putea fi luat în considerare la alegerea secțiunii de cablare.

Prin urmare, cu o tensiune joasă constantă, este mai bine să instalați un stabilizator. În acest caz, sarcina pe autotransformatorul UPS va fi mai mică, ceea ce va prelungi durata de funcționare. În plus, ținând cont de alinierea tensiunii, puteți achiziționa surse de alimentare neîntrerupte mai ieftine.

Alimentarea neîntreruptă a consumatorilor de curent continuu

Pentru unele dispozitive, trebuie să furnizați curent continuu neîntrerupt 12, 24 sau 48 V. UPS-uri de acest fel sunt de asemenea vândute. În marcajul lor există o prescurtare „DC”. Există, de asemenea, blocuri cu o tensiune de 60, 110 sau 220 V, dar sunt utilizate în industrie sau energie.

Diferența dintre puterea continuă neîntreruptă în dispozitivul intern față de modelele clasice este lipsa unui invertor. Bateriile sunt conectate direct la ieșire printr-un contactor cu un șunt de măsurare limitativ de curent pentru a preveni descărcarea profundă a bateriilor inacceptabil.

Uneori, la ieșire poate fi instalat un convertor de stabilizare dacă dispozitivele alimentate de UPS sunt sensibile la fluctuații mici de tensiune.

Împreună cu convertizoarele de tensiune, un UPS DC de 48 W este capabil să furnizeze un sistem de supraveghere video cu un perimetru de până la 1 km

Astfel de alimentări redundante sunt utilizate pentru a proteja următoarele echipamente casnice care funcționează de curent continuu:

• sisteme de supraveghere video și securitate;
• tot felul de senzori (scurgeri, fum, foc, mișcare etc.);
• sisteme de iluminat;
• dispozitive de telecomunicații;
• sisteme de comunicare;
• componentele sistemului de control „Casă inteligentă”.

Multe UPS-uri DC au opțiunea de a conecta baterii externe. În acest caz, funcționarea autonomă a dispozitivelor pe care le servesc poate fi foarte lungă.

Concluzii și video util pe această temă

Pe scurt despre principalele caracteristici ale UPS casnice:

Varietatea tipurilor de UPS și caracteristicile acestora este o consecință a diferitelor condiții pentru utilizarea lor: putere și tipul dispozitivelor conectate, parametrii și problemele tipice ale unei anumite surse de alimentare. O sursă de alimentare neîntreruptă nu este de obicei cel mai scump element dintr-un sistem, dar stabilitatea funcționării sale depinde de acesta. Prin urmare, este necesar să se determine condițiile de operare și să se abordeze cu atenție alegerea modelului.

Mai aveți întrebări despre subiectul articolului? Sau puteți suplimenta acest material cu informații UPS interesante? Vă rugăm să scrieți comentariile, să puneți întrebări, să împărtășiți experiențe în blocul de mai jos.