Neprerušiteľný zdroj napájania: účel a špecifiká domácej UPS

Na udržanie prevádzkyschopnosti zariadení v prípade výpadku energie sa používa neprerušiteľný zdroj napájania. V závislosti od typu obsluhovaných zákazníkov a parametrov elektrickej energie musíte zvoliť rôzne modely. Tieto zariadenia sú žiadané, preto nie je ťažké získať požadovaný preparát podľa jeho charakteristík.

Pred nákupom však musíte samostatne porozumieť jej vlastnostiam a nedôverovať tejto otázke manažérom, ktorí sa zaujímajú o predaj.

V tomto materiáli zvážime zariadenie a vlastnosti UPS a tiež hovoríme o pravidlách pre jeho použitie.

Obvody AC AC

Na použitie v domácnosti sa používajú zariadenia na nepretržité napájanie, ktoré sú pripojené k jednofázovej 220 V sieti, ktorá môže byť nejaký čas v neprítomnosti odberateľov elektrickej energie vyžadujúcich rovnaké napätie.

Existujú tiež zdroje UPS, ktoré sú pripojené na vstup do trojfázovej siete a výstup je buď 380 V alebo 220 V. Avšak sú drahé, v prípade potreby sa používajú na získanie autonómnej energie z 10 kV · A, čo sa nevyžaduje pre domáce potreby.

Domáce napájacie zdroje striedavého prúdu podľa prevádzkovej schémy sú rozdelené do nasledujúcich typov:

• záloha (offline);
• interaktívne (lineárne interaktívne);
• dvojitá konverzia (online).

Líšia sa kvalitou výstupného napätia a cenou. Najlacnejšie sú zálohy a najdrahšie sú dvojité konverzie.

Najjednoduchšie redundantné napájacie obvody vyžadujú na potlačenie rušenia spínacie relé a pasívne filtrovanie

V nabíjačke sa používa usmerňovač na konverziu striedavého prúdu na jednosmerný prúd. A spätná transformácia nastane pomocou meniča.

V nepretržitých napájacích zdrojoch sú spravidla inštalované bežné elektromechanické relé na prepínanie obvodu zo siete na batériu. Ak je táto časť kvalitná, jej zdroj je dostatočný na celé trvanie operácie UPS. Ale najčastejšie, keď sa jednotka pokazí, problém spočíva práve v tomto štrukturálnom prvku.

Interaktívny obvod sa líši od záložného obvodu prítomnosťou stabilizátora napätia. Vyrába sa vo forme typického autotransformátora s priamo pripojenými vinutiami

Stabilizácia napätia je prítomná aj v mnohých domácich zariadeniach, takže ak sú odchýlky nevýznamné, potom nemá zmysel získavať drahší lineárny interaktívny model.

Prítomnosť transformátora často núti výrobcu používať nútené chladenie, takže tieto UPS sú vybavené chladičmi. Vydávajú hluk porovnateľnej intenzity s činnosťou jednotky počítačového systému.

Napájanie meniča v online obvode je neustále z batérií. Preto v prípade výpadku napájania je čas na prepnutie na záložnú energiu nulový

Najkomplexnejšie a najdrahšie zariadenia s dvojitou konverziou majú najnižšiu účinnosť. Elektrina prechádza do tepla, ktoré zariadenie vyžaruje. Preto ich použitie musí byť opodstatnené.

Najvýznamnejšou výhodou tohto typu nepretržitého napájania je okamžitá reakcia na výpadok energie. Pre väčšinu domácich spotrebičov to však nie je také dôležité. Rovnaké počítače zvyčajne dopĺňajú záložný alebo interaktívny typ UPS.

Najdôležitejšie parametre

Na trhu existuje veľa ponúk na predaj nepretržitých zdrojov energie pre domácnosť. Aby ste správne určili ich účel a neurobili chybu s výberom, musíte pochopiť, ktorým parametrom by ste mali venovať pozornosť.

Kľúčové špecifikácie

Výstupný výkon zariadenia určuje maximálnu povolenú hodnotu, ktorú môže jednotka zaručene poskytnúť spotrebiteľovi. Meria sa vo voltampéroch (VA). Pre pohodlie používateľov je táto hodnota často uvádzaná a vo wattoch.

Na meranie zaťaženia zariadení môžete použiť buď ampérmeter, alebo ho vypočítať pomocou údajov z glukomera nainštalovaného v byte.

Spotrebovanú elektrinu môžete merať pomocou domáceho ampérmetra (wattmeter) so zásuvkou. Pripojené zariadenie musí byť nastavené na maximálny výkon

Pri určovaní skutočného výkonu počítača by sa človek nemal riadiť hodnotením napájacieho zdroja, pretože sa vždy kupuje s rezervou.

Ak nie je k dispozícii ampérmeter, musíte vykonať nasledujúce kroky:

1. Odpojte všetky obvody v tienení, okrem obvodu, z ktorého je počítač napájaný.
2. Odpojte všetky zariadenia v tomto obvode.
3. Zapnite počítač a spustite na ňom typický program (napríklad video YouTube).
4. Počkajte, kým sa na pulte nezmení desatina kilowattu.
5. Urobte si čas pred ďalšou zmenou.

Priemerná spotreba energie (P, watt) za toto obdobie (T, minúty) možno vypočítať podľa vzorca:

P = 100 * (60 / t)

Ďalšou dôležitou vlastnosťou je výdrž batérie. Tento ukazovateľ závisí od zaťaženia, ktoré UPS práve prežíva. Pri maximálnom povolenom výkone batérie domáceho zariadenia vydržia 1-3 minúty. A o polovicu - oveľa dlhšie (až 10 minút).

Graf závislosti životnosti batérie na priemernom zaťažení ukazuje, že táto závislosť je nelineárna. Je to spôsobené metódou vybíjania batérie.

Z toho vyplývajú dva závery:

• počas výpadku napájania je potrebné minimalizovať zaťaženie zariadení;
• Je vhodné kúpiť UPS s kapacitou, ktorá presahuje vypočítanú hodnotu najmenej o 30%.

Rozsah vstupného napätia ukazuje minimálne a maximálne povolené napätie siete, pri ktorej nedôjde k prepnutiu energie na batérie. Spravidla všetky UPS vydržia interval 180 až 260 V.

Niektorí výrobcovia môžu spĺňať veľmi dobré (reklamné) ukazovatele, napríklad nižšia hodnota je 110 V. Tu sa musíte uistiť, že tieto hodnoty sa berú pre maximálne zaťaženie, a nie na polovicu.

Ďalším dôležitým technickým ukazovateľom je hladina hluku. Line-line alebo online UPS generujú veľa tepla, takže výrobcovia na ne inštalujú fanúšikov. Ak sú chladiče lacné, časom vydajú bzučanie, čo je nežiaduce pre obývaciu izbu.

Rozhranie a nastavenie

Vzhľad blokov môže byť veľmi rôznorodý. Zvyčajne majú klasický obdĺžnikový tvar, kde na prednej strane sú ukazovatele alebo displej a na zadnej strane sú napájacie konektory. Ich počet nie je až taký dôležitý, pretože na výstupe môžete pripojiť predlžovací kábel s odpaliskom. To nebude v rozpore s koncepciou UPS.

Model môže mať LCD displej, na ktorom sa zobrazí situácia s napájaním pripojených zariadení: dostupnosť napájania, počet spotrebiteľov, nabíjanie batérie atď.

Zobrazovací systém znižuje náklady na vybavenie. Okrem toho je praktickejší. Ak potrebujete poznať akékoľvek parametre, majú mnohé modely funkciu pripojenia k počítaču

Ak chcete zistiť parametre napájania, stav batérií UPS a ako to funguje, môžete ich pripojiť k počítaču. U mnohých modelov je táto funkcia implementovaná a je vyvinutý softvér.

Existujú tri hlavné typy rozhraní:

• USB. Najbežnejšie spojenie medzi počítačom a UPS.
• RS-232 (port COM). V domácnostiach sa zriedka vyskytuje.
• Ethernet 10/100. Používa sa na diaľkové ovládanie nepretržitého napájania.

Softvér na získanie charakteristík pomocou UPS a jeho správy je vyvinutý nielen pre rôzne verzie Windows. Napríklad známy výrobca Powercom má verziu softvéru pre Android, ktorá vám umožňuje vzdialene monitorovať stav napájania av prípade potreby upravovať činnosť nepretržitého napájania.

Softvér umožňuje sledovať hlavné charakteristiky rozvodnej siete, ako je vstupné a výstupné napätie, frekvencia. Môžete tiež zistiť stav nabitia batérie a teplotu zariadenia

Nepretržité energetické jednotky sa nachádzajú v bezprostrednej blízkosti chránených odberateľov elektriny. Zvyčajne sú umiestnené na podlahe alebo na policiach. Niektoré modely sú vybavené upevňovacími prvkami, ktoré umožňujú ich pripevnenie na stenu.

Kvalita výstupného prúdu

Nepretržité napájacie zdroje musia produkovať prúd správnej kvality. Pri prevádzke z batérií je za to zodpovedný menič av prípade napájania zo siete by problémové momenty mali vyhladiť filtre a stabilizátor. Rušenia vznikajúce v elektrickom obvode majú rôznu genézu a následky pre elektroniku. Preto je potrebné túto otázku dôkladne pochopiť.

Rušenie siete a ochrana

Všetky moderné UPS sú vybavené ochranou proti problémom spojeným so servisovanými zariadeniami. Ak celková záťaž prekročí maximálnu povolenú hodnotu alebo dôjde ku skratu, neprerušiteľný zdroj napájania okamžite vypne napájanie.

Rušenie siete možno rozdeliť na frekvenciu a impulz. Tie prvé nie sú také nebezpečné, najmä pre napájacie zdroje pre počítače alebo televízory, ktoré prevádzajú striedavý prúd na jednosmerný prúd. Ten môže spôsobiť problém v akejkoľvek elektronike.

Preto je väčšina UPS vybavená prepäťovou a harmonickou ochranou s varistormi a hornopriepustnými filtrami.

K rušeniu na trati dochádza v dvoch etapách. Najskôr varistory prerušili vysokofrekvenčné impulzy a potom filter vyhladil malé skoky

Problém výskytu vysokonapäťových impulzov je charakteristický nielen pre silové káble, ale aj pre siete na prenos údajov - počítač alebo telefón.Môžu sa vyskytnúť v dôsledku vystavenia atmosférickej elektrine, poruchám blízkeho vedenia, elektrickému rušeniu a iným príčinám.

Mnoho výrobcov vyrába modely so schopnosťou chrániť miestnu sieť. Z tohto dôvodu má UPS dva Konektor RJ-45 - jeden pri vchode a jeden pri východe. Signál prechádza filtrom, ktorý potlačuje prepätia. Systém je rovnaký pre telefónne linky, iba konektory sú vo formáte RJ-11.

Nízke a vysoké napätie

Nastavenie napätia sa vykonáva pomocou automatického regulátora napätia (AVR), ktorého hlavným prvkom je autotransformátor. Princíp jeho činnosti je založený na zmene počtu závitov jedného z vinutí, čo má za následok zmenu napätia v smere zvyšovania alebo znižovania jeho hodnoty.

Prítomnosť AVR v UPS vám umožňuje zapnúť autonómny režim zakaždým s malou odchýlkou ​​napätia od štandardných indikátorov. To výrazne zvyšuje životnosť batérie.

Profesionálne multimetre, ako je CEM DT 9909, sú schopné dlhodobo zaznamenávať hodnoty napätia. Použitie takého zariadenia môže pomôcť pri výbere stabilizátora alebo UPS

Podľa GOST 29322-2014 je povolená 10% odchýlka napätia od referenčnej hodnoty počas obdobia nie dlhšieho ako 1 hodina. Všetky moderné UPS s regulátormi sa vyrovnávajú s takýmito výkyvmi.

Jasnosť výstupu

Typ výstupného signálu závisí od modelu meniča, ktorý je nainštalovaný v UPS. V ideálnom prípade by krivka striedavého napätia mala byť sínusová vlna. Ale po konverzii cez menič má postupnú podobu.

Čím väčší je počet krokov v okamžitej krivke napätia a času, tým vyššia je kvalita striedavého prúdu. Pre niektoré zariadenia je to dôležité.

Zariadenia, ktoré obsahujú asynchrónne motory (chladnička, klimatizácia), napájacie zdroje transformátorov (vysokokvalitné zvukové zariadenia), napájacie zdroje APFC (servery a výkonné počítačové počítače) potrebujú čistú alebo dobre aproximovanú sinusovú vlnu.

Nie je to jediný menič, a preto UPS nedáva čistú sínusovú vlnu, takže výrobcovia zariadení nezapisujú do reklamných brožúr. Aproximácia výstupného signálu do sinusovej vlny sa vyhodnocuje pomocou koeficientu nelineárneho skreslenia (THD).

Signál prichádzajúci z bloku možno považovať za sínusoidálny pri THD <5%. V prípade niektorých modelov, napríklad IMV NetPro 2000, je tento údaj iba 2%.

Pravidlá používania UPS

Pri nákupe nepretržitého napájacieho zdroja na organizovanie záložného napájania musíte pochopiť, v spojení s ktorými zariadeniami sa môže používať. Niekedy nie je možné spravovať iba UPS a potom je potrebné prijať ďalšie opatrenia na dodanie elektrickej energie do domu.

Pripojenie domácich spotrebičov

Počítače, modemy, smerovače, video a zvukové zariadenia sú typické domáce alebo kancelárske zariadenia, na ktoré sú nepretržité napájacie zdroje pripojené. Ak táto technika obsahuje bežné spínané napájacie zdroje, bude stačiť kúpiť relatívne lacné modely, ktoré nevytvárajú čistú sinusovú vlnu.

Moderné modely sú kompaktné a majú atraktívny dizajn, ktorý harmonicky ladí s inými spotrebičmi v interiéri obývacej izby

Na osvetlenie nemusíte kupovať ani drahé výrobky. Hlavnou vecou je správne vypočítať maximálny výkon a výdrž batérie.

Pri častých výpadkoch prúdu je dôležitý problém neplánovaného rozmrazovania chladničiek a kazenia potravín. Na ochranu tohto zariadenia pomocou indukčných motorov bude potrebná UPS zložitejšieho zariadenia, pretože je potrebný „čistý“ sínusový signál.

Okrem toho je potrebné zohľadniť prítomnosť štartovacích prúdov, ktoré sa vyskytujú pri naštartovaní motora. Zjednodušená hodnota pre chladiace zariadenie sa môže určiť ich hodnota vynásobením hodnoty výkonu 5.

Ak je napríklad v kuchyni chladnička s celkovým príkonom 300 wattov (pri spustení - 1 500 wattov) a mraznička na 200 wattov (pri spustení - 1 000 wattov), ​​potom potrebujete zdroj energie s čistým sínusoidom a maximálnym výkonom najmenej 1700 wattov. Táto hodnota sa získa v prípade, keď mraznička bude fungovať, a v tomto okamihu sa zapne chladnička. Súčasný štart obidvoch motorov je nepravdepodobný a dokonca aj taký UPS dokáže odolať nárastu jednej sekundy o 2,7 kW.

Blok online typu s maximálnym výkonom 2 000 wattov môže pracovať približne pol hodiny pri celkovej spotrebe 500 wattov. Pretože režim chladenia trvá asi 5 minút, je zaručené, že neprerušiteľný zdroj energie vydrží 6 štartov oboch zariadení.

V súkromných domoch a chatkách je tiež dôležité použitie UPS na podporu vykurovacieho systému s núteným obehom. Čerpadlá tiež potrebujú čistý sínus

Nepretržité zdroje energie sa tiež aktívne používajú na prevádzku plynových vykurovacích kotlov. Vzhľadom na náklady na pripojené zariadenie by ste v tomto prípade nemali šetriť kvalitu UPS.

Rezervné a dodatočné napájanie

Pre mnoho domácich spotrebičov nie je možné zvoliť lacný zdroj UPS, pretože na dlhú dobu životnosti batérie bude potrebná značná maximálna energia. Práčky, elektrické rúry, distribuované klimatizačné systémy spotrebúvajú veľa elektrickej energie.

Počas výpadku napájania sa samozrejme môžete bez týchto zariadení obísť. Toto je vhodné, ak k takým prerušeniam dochádza zriedka a na krátky čas. Ak sa však napriek tomu rozhodne poskytnúť autonómnej energii silným spotrebiteľom, je lepšie použiť benzínový alebo naftový generátor. Na ich rýchly štart bez napätia sa používa automatický rezervný vstupný systém (ATS).

Ak máte ďalší zdroj energie, UPS by sa mal stále používať, aspoň pre počítače. Nie je možné okamžite spustiť generátor a obnoviť napájanie.

Stabilizácia podpätia

Problém podpätia sa týka objektov pripojených k starým alebo nízkoenergetickým sieťam. Ak táto situácia nastane neustále, je lepšie použiť vstup stabilizátor.

V prítomnosti stabilizátora sa napätie vnútornej siete domácnosti zníži na štandardné ukazovatele. Toto ovplyvní aj zariadenia, ktoré nie sú pripojené k UPS.

Pri zníženom napätí sa zvyšuje intenzita prúdu prechádzajúceho domácou sieťou. Napríklad nechajte celkový výkon spotrebiteľov pripojených k UPS 1,5 kW a napájacie napätie rovné 190 V.

Potom do Ohmov zákon:

• ja₁ = 1500/190 = 7,9 A - prúd v okruhu do UPS bez stabilizátora;
• ja₂ = 1500/220 = 6,8 A - prúd v obvode do UPS so stabilizátorom.

Teda vnútropodniková sieť bez stabilizátora bude vystavená zvýšenému zaťaženiu, ktoré by sa nemohlo zohľadniť pri výbere elektroinštalácie.

Preto je pri konštantnom nízkom napätí vhodné inštalovať stabilizátor. V takom prípade bude záťaž na autotransformátor UPS menšia, čo predĺži jeho životnosť. Okrem toho je možné s ohľadom na vyrovnanie napätia kúpiť lacnejšie neprerušiteľné zdroje energie.

Nepretržité napájanie jednosmerných odberateľov

Pre niektoré zariadenia musíte poskytnúť nepretržitý jednosmerný prúd 12, 24 alebo 48 V. UPS tohto druhu je tiež v predaji. Na ich označení je skratka „DC“. Existujú tiež bloky s napájaním 60, 110 alebo 220 V, ale používajú sa v priemysle alebo energetike.

Rozdiel medzi neprerušiteľným jednosmerným prúdom vo vnútornom zariadení v porovnaní s klasickými modelmi je nedostatok invertora. Batérie sú pripojené priamo na výstup pomocou stykača s meracím skratom obmedzujúcim prúd, aby sa zabránilo neprijateľne hlbokému vybitiu batérií.

Na výstupe môže byť niekedy nainštalovaný stabilizačný prevodník, ak sú zariadenia napájané z UPS citlivé na malé kolísanie napätia.

Spolu s meničmi napätia je 48W DC UPS schopná dodávať video monitorovací systém s obvodom do 1 km

Takéto záložné zdroje sa používajú na ochranu nasledujúcich domácich spotrebičov pracujúcich pred jednosmerným prúdom:

• video monitorovacie systémy a bezpečnosť;
• všetky druhy senzorov (úniky, dym, oheň, pohyb atď.);
• osvetľovacie systémy;
• telekomunikačné zariadenia;
• komunikačné systémy;
• komponenty riadiaceho systému „Inteligentný domov“.

Mnoho jednosmerných UPS má možnosť pripojenia externých batérií. V tomto prípade môže byť autonómna činnosť zariadení, ktoré obsluhujú, veľmi dlhá.

Závery a užitočné video na túto tému

Stručne o hlavných charakteristikách domácich UPS:

Rozmanitosť typov UPS a ich vlastnosti sú dôsledkom rôznych podmienok ich použitia: napájanie a typ pripojených zariadení, parametre a typické problémy konkrétneho zdroja napájania. Nepretržité napájanie zvyčajne nie je najdrahším prvkom systému, ale od toho závisí stabilita jeho činnosti. Preto je potrebné určiť prevádzkové podmienky a starostlivo pristupovať k výberu modelu.

Stále máte otázky týkajúce sa témy článku? Alebo môžete tento materiál doplniť zaujímavými informáciami o spoločnosti UPS? Prosím, napíšte svoje pripomienky, opýtajte sa, zdieľajte skúsenosti v nižšie uvedenom bloku.