Avbrottsfri strömförsörjningsenhet: syfte och specifikationer för inhemsk UPS

För att upprätthålla driften av enheter vid strömavbrott används en avbrottsfri strömförsörjningsenhet. Beroende på vilken typ av kunder som serveras och elparametrarna måste olika modeller väljas. Dessa anordningar är efterfrågade, därför är det inte svårt att få det önskade exemplet beroende på dess egenskaper.

Men innan du köper måste du självständigt förstå dess funktioner och inte lita på denna fråga till de chefer som är intresserade av försäljning.

I det här materialet kommer vi att ta hänsyn till UPS: s enhet och funktioner, och också prata om reglerna för dess användning.

AC UPS-kretsar

För hemmabruk används enheter för oavbruten ström, anslutna till ett enfas 220 V-nätverk, vilket kan under en tid i frånvaro av elförsörjningskonsumenter som behöver samma spänning.

Det finns också UPS: er som är anslutna till ingången till ett trefasnät, och utgången är antingen 380 V eller 220 V. Men de är dyra, de används om det behövs för att få autonom effekt från 10 kV · A, vilket inte krävs för inhemska behov.

Hushållens UPS-apparater enligt operativsystemet är indelade i följande typer:

• säkerhetskopiering (offline);
• interaktiv (linjärt interaktiv);
• dubbelkonvertering (online).

De skiljer sig i kvaliteten på utspänningen och priset. De billigaste är säkerhetskopior, och de dyraste är dubbelkonvertering.

Den enklaste redundanta strömförsörjningskretsen kräver ett kopplingsrelä och passiv filtrering för att undertrycka störningar

En likriktare används i laddaren för att konvertera AC till DC. Och den omvända omvandlingen sker med en inverterare.

I oavbruten strömförsörjning installeras vanligtvis vanliga elektromekaniska reläer för att växla kretsen från nätverket till batteriet. Om denna del är av hög kvalitet räcker dess resurs under hela UPS-operationens varaktighet. Men oftast, när en enhet går sönder, ligger problemet just i detta strukturella element.

Den interaktiva kretsen skiljer sig från en säkerhetskopia genom närvaron av en spänningsstabilisator. Den är gjord i form av en typisk autotransformator med direkt anslutna lindningar

Spänningsstabilisering finns också i många hushållsapparater, så om avvikelserna är obetydliga, är det ingen mening med att få en dyrare linjär-interaktiv modell.

Närvaron av en transformator tvingar ofta tillverkaren att använda tvingad kylning, så sådana UPS är utrustade med kylare. De avger brus som är jämförbar i intensitet med driften av en datorsystemenhet.

Inverterarens kraft i onlinekretsen sker kontinuerligt från batterierna. Därför, vid strömavbrott, är tiden för att byta till reservkraft noll

De mest komplexa och dyra enheterna med dubbla omvandlingar har också den lägsta effektiviteten. Elektricitet går in i värmen som enheten avger. Därför måste deras användning vara motiverad.

Det viktigaste plus på denna typ av avbrottsfri strömförsörjning är en omedelbar reaktion på ett strömavbrott. Men för de flesta hushållsapparater är detta inte så viktigt. Samma datorer kompletterar vanligtvis UPS-säkerhetskopia eller interaktiv typ.

De viktigaste parametrarna

Det finns många erbjudanden på marknaden för försäljning av hushållsavbrottsfri elförsörjning. För att korrekt bestämma deras syfte och inte göra ett misstag med valet måste du förstå vilka parametrar du bör vara uppmärksam på i första hand.

Viktiga specifikationer

Enhetens utgångseffekt bestämmer det högsta tillåtna värdet som enheten säkert kan ge till konsumenten. Det mäts i volt-ampère (VA). För användarnas bekvämlighet citeras ofta detta värde och i watt.

För att mäta mängden enheter kan du antingen använda en ammeter eller beräkna den med avläsningen av mätaren installerad i lägenheten.

Du kan mäta den förbrukade elen med hjälp av en hushålls-ammeter (wattmeter) med ett uttag. Den anslutna enheten måste vara inställd på maximal effekt

När man bestämmer datorns verkliga effekt bör man inte styras av kraften på strömförsörjningen, eftersom den alltid köps med en marginal.

Om det inte finns någon ammeter måste du utföra följande steg:

1. Koppla bort alla kretsar i skölden, utom den från vilken datorn strömförsörjs.
2. Koppla bort alla apparater i denna krets.
3. Slå på datorn och kör ett typiskt program på den (till exempel en YouTube-video).
4. Vänta tills en tiondel av en kilowatt ändras på räknaren.
5. Ta tid innan nästa ändring.

Genomsnittlig strömförbrukning (P, watt) för denna period (t, minuter) kan beräknas med formeln:

P = 100 * (60 / t)

Nästa viktiga kännetecken är batteriets livslängd. Denna indikator beror på belastningen som UPS för närvarande upplever. Högsta tillåtna effekt håller batterierna på hushållsenheten i 1-3 minuter. Och till hälften - mycket längre (upp till 10 minuter).

Grafen för batteriets livslängd på medelbelastningen visar att detta beroende är icke-linjärt. Detta beror på batteriets urladdningsmetod.

Två slutsatser följer av detta:

• under strömavbrott är det nödvändigt att minimera belastningen som förbrukas av enheterna;
• Det är tillrådligt att köpa en UPS med en kapacitet som överstiger det beräknade med minst 30%.

Ingångsspänningsområdet visar nätverkets minsta och maximala tillåtna spänning, där det inte kommer att växla ström till batterierna. Som regel tål alla UPS: er ett intervall på 180-260 V.

Vissa tillverkare kan uppfylla mycket goda (reklam) indikatorer, till exempel är det lägre värdet 110 V. Här måste du se till att dessa siffror tas för maximal belastning och inte för hälften.

En annan viktig teknisk indikator är ljudnivån. Line-interaktiva eller online UPS genererar mycket värme, så tillverkarna installerar fläktar på dem. Om kylare är billiga kommer de med tiden att göra en surr, vilket är oönskat för ett vardagsrum.

Gränssnitt och installation

Utseendet på blocken kan vara mycket varierande. Vanligtvis har de en klassisk rektangulär form, där på framsidan finns indikatorer eller en skärm, och på baksidan finns strömkontakter. Deras nummer är inte så viktigt eftersom du vid utgången kan ansluta en förlängningssladd med en tee. Detta kommer inte att motsäga UPS-konceptet.

Modellen kan ha en LCD-skärm, där situationen med utbudet av anslutna enheter kommer att visas: tillgång på ström, antal konsumenter, batteriladdning etc.

Visningssystem minskar utrustningskostnaderna. Dessutom är det mer praktiskt. Om du behöver känna till några parametrar har många modeller en funktion att ansluta till en dator

För att ta reda på parametrarna för strömförsörjning, tillståndet för UPS-batterierna och hur det fungerar kan du ansluta det till en dator. För många modeller implementeras denna funktion och programvara utvecklas.

Det finns tre huvudtyper av gränssnitt:

• USB. Den vanligaste anslutningen mellan en dator och en UPS.
• RS-232 (COM-port). Sällan närvarande i hushållsmodeller.
• Ethernet 10/100. Den används för fjärrkontroll av en oavbruten strömförsörjning.

Programvaran för att erhålla egenskaper hos UPS och dess hantering utvecklas inte bara för olika versioner av Windows. Så till exempel har den välkända tillverkaren Powercom en Android-version av programvaran som låter dig fjärrövervaka strömstatus och vid behov justera driften för den avbrottsfria strömförsörjningen.

Programvaran låter dig spåra huvudegenskaperna hos elnätet, till exempel ingångs- och utspänning, frekvens. Du kan också ta reda på batteriets laddning och enhetens temperatur

Avbrottsbara kraftaggregat placeras i omedelbar närhet av skyddade elkonsumenter. De placeras vanligtvis på golvet eller i hyllorna. Vissa modeller är utrustade med fästelement som gör att du kan montera dem på väggarna.

Utgångsströmkvalitet

Oavbruten strömförsörjning måste producera ström av rätt kvalitet. Vid användning från batterier ansvarar inverteraren för detta, och vid ström från nätverket bör problematiska ögonblick jämna filter och stabilisator. Störningar som uppstår i en elektrisk krets har olika uppkomst och konsekvenser för elektronik. Därför måste denna fråga också förstås noggrant.

Nätverksstörningar och skydd

Alla moderna UPS-apparater är utrustade med skydd mot problem i samband med serviceapparater. Om den totala belastningen överskrider det maximalt tillåtna eller en kortslutning inträffar stängs av avbrottsfri strömförsörjning omedelbart.

Nätverksstörningar kan delas in i frekvens och puls. De förstnämnda är inte så farliga, särskilt för strömförsörjning för datorer eller tv-apparater, som omvandlar växelström till likström. Det senare kan orsaka problem inom elektronik.

Därför är de flesta UPS-apparater utrustade med överspännings- och harmonisk skydd med varistorer och högpassfilter.

Avlägsnande av störningar på linjen sker i två steg. Först avskärar varistorerna högfrekvenspulser, och sedan slätar filtret ut små hopp

Problemet med utseendet på högspänningspulser är karakteristiskt inte bara för kraftkablar utan också för dataöverföringsnät - dator eller telefon.De kan uppstå på grund av exponering för atmosfärisk elektricitet, nedbrytningar av närliggande ledningar, elektriska störningar och andra orsaker.

Många tillverkare tillverkar modeller med förmågan att skydda det lokala nätverket. För detta har UPS två RJ-45-kontakt - en vid ingången och en vid utgången. Signalen passerar genom ett filter som undertrycker överspänningar. Systemet är detsamma för telefonlinjer, endast anslutningarna är i RJ-11-format.

Låg- och högspänning

Spänningsjusteringen utförs med en automatisk spänningsregulator (AVR) vars huvudelement är en autotransformator. Principen för dess drift är baserad på en förändring i antalet varv för en av lindningarna, vilket resulterar i en spänningsförändring i riktning att öka eller minska dess värde.

Närvaron av AVR i UPS gör att du inte kan slå på det autonoma läget varje gång med en liten spänningsavvikelse från standardindikatorerna. Detta ökar batteriets livslängd avsevärt.

Professionella multimetrar som CEM DT 9909 kan spela in spänningsvärden under lång tid. Användningen av en sådan enhet kan hjälpa till att välja en stabilisator eller UPS

Enligt GOST 29322-2014 är en 10% avvikelse av spänningen från referensvärdet under en period på högst 1 timme tillåten. Alla moderna UPS med regulatorer hanterar sådana fluktuationer.

Utgångsklarhet

Typ av utsignal beror på modellen för växelriktaren som är installerad i UPS. Helst bör växelspänningskurvan vara en sinusvåg. Men efter konvertering genom inverteraren tar det stegvis.

Ju större antal steg i den omedelbara spänningen jämfört med tidskurvan, desto bättre kvalitet på växelströmmen. För vissa enheter är detta viktigt.

Utrustning som innehåller asynkronmotorer (kylskåp, luftkonditionering), transformatorströmförsörjning (högkvalitativ ljudutrustning), APFC-strömförsörjning (servrar och kraftfulla datordatorer) behöver en ren eller väl ungefärlig sinusvåg.

Inte en enda inverterare, och därför ger UPS inte en ren sinusvåg, så att utrustningstillverkarna inte skriver i reklambroschyrer. Tillnärmningen av utsignalen till sinusvågen utvärderas genom koefficienten för icke-linjär distorsion (THD).

Signalen som kommer från blocket kan betraktas som sinusformad vid THD <5%. För vissa modeller, till exempel IMV NetPro 2000, är ​​denna siffra bara 2%.

UPS-användningsregler

När du köper en oavbruten strömförsörjning för att organisera reservkraft måste du förstå i samband med vilka enheter den kan användas. Ibland är det omöjligt att hantera endast en UPS, och då måste ytterligare åtgärder vidtas för att leverera el till huset.

Anslutning av hushållsapparater

Datorer, modem, routrar, video- och ljudutrustning är typiska hem- eller kontorsenheter till vilka oavbruten strömförsörjning är ansluten. Om den här tekniken innehåller vanliga växelströmförsörjningar, räcker det att köpa relativt billiga modeller som inte producerar en ren sinusvåg.

Moderna modeller är kompakta och har en attraktiv design som passar harmoniskt med andra apparater i vardagsrummet

För belysning behöver du inte heller köpa dyra produkter. Det viktigaste här är att korrekt beräkna maximal effekt och batteritid.

Vid ofta avbrott är problemet med oplanerad avfrostning av kylskåp och matskämning relevant. För att skydda sådan utrustning med induktionsmotorer krävs UPS för en mer komplex anordning eftersom det krävs en "ren" sinusformad signal.

Dessutom är det nödvändigt att ta hänsyn till närvaron av startströmmar som uppstår när motorn startas. Förenklat för kylutrustning kan deras värde bestämmas genom att multiplicera effektvärdet med 5.

Om till exempel köket har ett kylskåp med en total effekt på 300 watt (vid uppstart - 1 500 watt) och en frys för 200 watt (vid uppstart - 1 000 watt), behöver du en strömförsörjning med en ren sinusvåg och en maximal effekt på minst 1 700 watt. Detta värde erhålls i fallet när frysen fungerar, och vid denna tidpunkt kommer kylen att slås på. Det är osannolikt att båda motorerna samtidigt startar och till och med en sådan UPS tål en sekundär översvämning på 2,7 kW.

Ett online-typblock med en maximal effekt på 2000 watt kan fungera i ungefär en halvtimme med en total förbrukning på 500 watt. Eftersom kylningsläget tar ungefär 5 minuter garanteras den avbrottsfria strömförsörjningen att hålla i 6 startar på båda enheterna.

I privata hem och stugor är användningen av en UPS för att stödja ett tvångscirkulationsvärmesystem också relevant. Pumpar behöver också en ren sinus

Avbrottsfri kraftförsörjning används också aktivt för drift av gasvärmepannor. Med tanke på kostnaden för den anslutna utrustningen bör du inte spara på UPS-kvaliteten i detta fall.

Reserv- och extra strömförsörjning

För många hushållsapparater är det omöjligt att välja en billig UPS, eftersom betydande maximal effekt kommer att behövas under en lång batteritid. Tvättmaskiner, elektriska ugnar, distribuerade luftkonditioneringssystem förbrukar mycket el.

Du kan naturligtvis klara dig utan dessa enheter under strömavbrott. Detta är tillrådligt om sådana avbrott inträffar sällan och under en kort tid. Men om man ändå fattar ett beslut att ge kraftfulla konsumenter autonom kraft, är det bättre att använda en bensin- eller dieselgenerator. För en snabb start i frånvaro av spänning används ett automatiskt reservinmatningssystem (ATS).

Om du har en extra strömkälla bör UPS fortfarande användas, åtminstone för datorer. Det är omöjligt att starta generatorn omedelbart och återställa strömförsörjningen.

Underspänningsstabilisering

Problemet med underspänning är relevant för föremål anslutna till gamla eller lågkraftsnät. Om denna situation uppstår ständigt är det bättre att använda ingången stabilisator.

I närvaro av en stabilisator kommer spänningen i det interna husnätet att reduceras till standardindikatorer. Detta kommer också att påverka apparater som inte är anslutna till UPS.

Med en reducerad spänning ökar styrkan hos strömmen som passerar genom husnätet. Låt till exempel den totala kraften för de konsumenter som är anslutna till UPS vara 1,5 kW och matningsspänningen lika med 190 V.

Sedan av Ohms lag:

• jag₁ = 1500/190 = 7,9 A - ström i kretsen till UPS utan stabilisator;
• jag₂ = 1500/220 = 6,8 A - ström i kretsen till UPS med en stabilisator.

Således kommer ett internt nätverk utan stabilisator att uppleva en ökad belastning, vilket inte kunde beaktas när du väljer kabeldelen.

Därför är det bättre att installera en stabilisator med en konstant lågspänning. I detta fall kommer belastningen på UPS: s autotransformator att vara mindre, vilket kommer att förlänga dess livslängd. Med beaktande av utjämningen av spänningen är det dessutom möjligt att köpa billigare avbrottsfri strömförsörjning.

Avbrottsfri strömförsörjning av likströmskunder

För vissa enheter måste du tillhandahålla oavbruten likström 12, 24 eller 48 V. UPS av denna typ är också till försäljning. I deras markering finns en förkortning “DC”. Block med en spänningsförsörjning på 60, ​​110 eller 220 V finns också, men de används inom industri eller energi.

Skillnaden mellan avbrottsfri DC-effekt i den interna enheten från de klassiska modellerna är avsaknaden av en växelriktare. Batterier ansluts direkt till utgången via en kontaktor med en strömbegränsande mätshunt för att förhindra en oacceptabelt djup urladdning av batterierna.

Ibland kan en stabiliserande omvandlare installeras vid utgången om enheterna som drivs av UPS är känsliga för små spänningsfluktuationer.

Tillsammans med spänningsomvandlare kan en 48 W DC UPS förse ett videoövervakningssystem med en omkrets på upp till 1 km

Sådana redundanta strömförsörjningar används för att skydda följande hushållsutrustning som fungerar från likström:

• videoövervakningssystem och säkerhet;
• alla typer av sensorer (läckor, rök, eld, rörelse, etc.);
• belysningssystem;
• telekommunikationsapparater;
• kommunikationssystem;
• styrsystemets komponenter “Smarta hem”.

Många DC UPS: er har möjlighet att ansluta externa batterier. I detta fall kan den autonoma funktionen för de enheter som de använder vara mycket lång.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Kort om huvuddelen av hushållens UPS:

Mångfalden av UPS-typer och deras egenskaper är en konsekvens av olika villkor för deras användning: ström och typ av anslutna enheter, parametrar och typiska problem för en viss strömförsörjning. En oavbruten strömförsörjning är vanligtvis inte det dyraste elementet i ett system, men stabiliteten i dess drift beror på det. Därför är det nödvändigt att bestämma driftsförhållandena och noggrant närma sig valet av modell.

Har du fortfarande frågor om artikelns ämne? Eller kan du komplettera detta material med intressant UPS-information? Skriv dina kommentarer, ställ frågor, dela erfarenheter i blocket nedan.