Brezprekinitveno napajanje: namen in posebnosti delovanja gospodinjskega UPS

Za ohranjanje funkcionalnosti naprav med okvarami omrežja se uporablja neprekinjeno napajanje.Glede na vrsto oskrbovanih potrošnikov in parametre moči morate izbrati različne modele. Te naprave so v povpraševanju, zato nakup kopije z zahtevanimi lastnostmi ni težaven.

Toda pred nakupom morate sami razumeti njegove značilnosti in tega vprašanja ne zaupati menedžerjem, ki jih zanima prodaja.

V tem gradivu bomo preučili zasnovo in značilnosti delovanja UPS-a ter govorili o pravilih za njegovo uporabo.

AC UPS tokokrogi

Za gospodinjske potrebe se uporabljajo naprave za brezprekinitveno napajanje, priključene na enofazno omrežje 220 V, ki lahko ob odsotnosti električne energije nekaj časa napajajo porabnike, ki potrebujejo enako napetost.

Obstajajo tudi UPS-ji, ki so priključeni na vhod v trifazno omrežje, izhod pa je 380 V ali 220 V. Vendar so dragi, uporabljajo se, ko je treba pridobiti avtonomno moč od 10 kVA A, ki ni potreben za domače potrebe.

Gospodinjski AC UPS-ji so glede na shemo delovanja razdeljeni na naslednje vrste:

• varnostno kopiranje (brez povezave);
• interaktivni (linearno-interaktivni);
• dvojna pretvorba (na spletu).

Razlikujejo se po kakovosti izhodne napetosti in ceni.Najcenejši so standby, najdražji pa dvojni pretvorniki.

Najenostavnejša zasnova rezervnega napajanja vključuje preklopni rele in pasivno filtriranje za zatiranje motenj.

Za pretvorbo izmeničnega toka v enosmerni tok se v polnilniku uporablja usmernik. In obratna transformacija se pojavi z uporabo pretvornika.

V sistemih brezprekinitvenega napajanja so običajno nameščeni navadni elektromehanski releji za preklop tokokroga iz omrežja v akumulator. Če je ta del visoke kakovosti, potem je njegov vir dovolj za celotno delovanje UPS. Toda najpogosteje, ko se blok pokvari, je težava ravno v tem strukturnem elementu.

Interaktivno vezje se od rezervnega vezja razlikuje po prisotnosti stabilizatorja napetosti. Zasnovan je kot tipičen avtotransformator z neposredno povezanimi navitji

Stabilizacija napetosti je prisotna tudi v številnih gospodinjskih napravah, tako da, če so odstopanja nepomembna, ni smiselno kupiti dražjega linearno-interaktivnega modela.

Prisotnost transformatorja pogosto prisili proizvajalca k uporabi prisilnega hlajenja, zato so takšni UPS-ji opremljeni s hladilniki. Oddajajo hrup, ki je po intenzivnosti primerljiv z delovanjem sistemske enote računalnika.

V spletni shemi se pretvornik neprekinjeno napaja iz baterij. Če torej pride do izpada električne energije, je čas preklopa na rezervno napajanje nič

Najbolj zapletene in drage naprave za dvojno pretvorbo imajo tudi najmanjši izkoristek. Električna energija se izgubi v toploto, ki jo naprava oddaja. Zato mora biti njihova uporaba upravičena.

Najpomembnejša prednost te vrste brezprekinitvenega napajanja je takojšen odziv na izpad električne energije. Toda za večino gospodinjskih aparatov to ni tako pomembno. Isti računalniki so običajno opremljeni z rezervnim ali interaktivnim UPS-om.

Najpomembnejši parametri

Zdaj je na trgu veliko ponudb za prodajo gospodinjskih neprekinjenih napajalnikov. Da bi pravilno določili njihov namen in se ne zmotili pri izbiri, morate najprej razumeti, na katere parametre morate biti pozorni.

Glavne tehnične značilnosti

Izhodna moč naprave določa največjo dovoljeno vrednost, ki jo lahko enota zanesljivo zagotovi potrošniku. Izmeri se v volt-amperih (VA). Za udobje uporabnikov je ta vrednost pogosto navedena in v vatih.

Za merjenje obremenitve naprav lahko uporabite ampermeter ali ga izračunate z odčitki števca, nameščenega v stanovanju.

Porabo električne energije lahko merite z gospodinjskim ampermetrom (vatmetrom) z vtičnico. Priključeno napravo je treba preklopiti v način največje porabe

Pri določanju dejanske moči računalnika se ne smete ravnati po nazivni moči napajalnika, saj je vedno kupljen z rezervo.

Če nimate ampermetra, morate narediti naslednje:

1. Odklopite vsa vezja na plošči, razen tistega, ki napaja računalnik.
2. Izklopite vse naprave v tem krogu.
3. Vklopite računalnik in na njem zaženite tipičen program (na primer video iz YouTuba).
4. Počakajte, da števec spremeni vrednost desetinke kilovata.
5. Čas do naslednje spremembe.

Povprečna poraba energije (p, vat) za to obdobje (t, minute) lahko izračunate po formuli:

P = 100 * (60 / t)

Naslednja pomembna lastnost je življenjska doba baterije. Ta indikator je odvisen od obremenitve, ki jo UPS doživlja v tem trenutku. Pri največji dovoljeni moči baterije gospodinjske naprave delujejo 1-3 minute. In na pol - veliko dlje (do 10 minut).

Graf odvisnosti življenjske dobe baterije od povprečne obremenitve kaže, da je ta odvisnost nelinearna. To je posledica načina praznjenja baterij.

To vodi do dveh sklepov:

• med izpadom električne energije je treba čim bolj zmanjšati obremenitev, ki jo porabijo naprave;
• Priporočljivo je kupiti UPS z močjo, ki vsaj za 30 % presega izračunano.

Razpon vhodne napetosti prikazuje najnižjo in najvišjo dovoljeno omrežno napetost, pri kateri se ne bo preklopilo napajanje na baterije. Praviloma lahko vsi UPS-i prenesejo obseg 180-260 V.

Nekateri proizvajalci imajo zelo dobre (oglaševalske) kazalnike, na primer nižja vrednost je 110 V. Tukaj morate zagotoviti, da so te številke vzete posebej za največjo obremenitev in ne za polovico.

Drug pomemben tehnični indikator je raven hrupa. UPS-ji, izdelani z linijsko interaktivno ali spletno tehnologijo, proizvajajo veliko toplote, zato proizvajalci nanje namestijo ventilatorje. Če so hladilniki poceni, bodo sčasoma povzročili hrup, kar je za bivalni prostor nezaželeno.

Vmesnik in nastavitev

Videz blokov je lahko zelo raznolik. Običajno so klasične pravokotne oblike, na sprednji strani so indikatorji ali zaslon, na zadnji pa napajalni konektorji. Njihovo število ni tako pomembno, saj je na izhod mogoče priključiti podaljšek s čajnikom.To nikakor ne bo v nasprotju s konceptom UPS.

Model ima lahko LCD zaslon, ki bo prikazal stanje z oskrbo priključenih naprav: razpoložljivost električne energije, število porabnikov, napolnjenost baterije itd.

Prikazovalni sistem zmanjša stroške opreme. Poleg tega je bolj praktičen. Če morate vedeti kakršne koli parametre, ima veliko modelov funkcijo povezovanja z računalnikom

Če želite izvedeti parametre napajanja, stanje baterij UPS in kako deluje, ga lahko povežete z računalnikom. Za mnoge modele je bila ta funkcija implementirana in razvita programska oprema.

Obstajajo tri glavne vrste vmesnikov:

• USB. Najpogostejša povezava med računalnikom in UPS-om.
• RS-232 (vrata COM). Redko prisoten v gospodinjskih modelih.
• Ethernet 10/100. Uporablja se za daljinsko upravljanje brezprekinitvenega napajanja.

Programska oprema za pridobivanje karakteristik iz UPS in njeno upravljanje ni razvita le za različne različice operacijskega sistema Windows. Na primer, znani proizvajalec Powercom ima Android različico programske opreme, ki vam omogoča daljinsko spremljanje stanja napajanja in po potrebi prilagajanje delovanja neprekinjenega napajanja.

Programska oprema omogoča spremljanje glavnih značilnosti električnega omrežja, kot so vhodna in izhodna napetost, frekvenca. Izvedete lahko tudi napolnjenost baterije in temperaturo naprave

Napajalniki za brezprekinitveno napajanje so nameščeni v neposredni bližini zaščitenih porabnikov električne energije. Običajno so postavljeni na tla ali na police. Nekateri modeli so opremljeni s pritrdilnimi elementi, ki omogočajo pritrditev na stene.

Kakovost izhodnega toka

Brezprekinitveni napajalniki morajo zagotavljati tok ustrezne kakovosti.Pri delovanju na baterije je za to odgovoren pretvornik, pri omrežnem napajanju pa je treba problematična področja zgladiti s filtri in stabilizatorjem. Motnje, ki se pojavljajo v električnem tokokrogu, imajo različne izvore in posledice za elektroniko. Zato je treba tudi to vprašanje natančno preučiti.

Omrežne motnje in zaščita

Vsi sodobni UPS-i so opremljeni z zaščito pred težavami, povezanimi z napravami, ki jih servisiramo. Če skupna obremenitev preseže največjo dovoljeno ali pride do kratkega stika, bo brezprekinitveni napajalnik takoj izklopil napajanje.

Motnje v omrežju lahko razdelimo na frekvenčne in impulzne. Prvi niso tako nevarni, še posebej za napajalnike računalnikov ali televizorjev, ki pretvarjajo izmenični tok v enosmerni. Slednje lahko povzroči težave s katerokoli elektroniko.

Zato je večina UPS-jev opremljena s prenapetostno in harmonično zaščito z uporabo varistorjev in visokofrekvenčnih filtrov.

Odstranjevanje motenj na liniji poteka v dveh stopnjah. Najprej varistorji odrežejo visokofrekvenčne impulze, nato pa filter zgladi majhne skoke

Problem pojava visokonapetostnih impulzov je značilen ne samo za električne kable, temveč tudi za omrežja za prenos podatkov - računalnik ali telefon. Lahko se pojavijo zaradi izpostavljenosti atmosferski elektriki, okvar bližnje napeljave, električnih motenj in drugih razlogov.

Mnogi proizvajalci proizvajajo modele z možnostjo zaščite lokalnega omrežja. Za to ima UPS dva RJ-45 priključek - eno za vstop in eno za izstop. Signal gre skozi filter, ki zavira napetostne sunke. Pri telefonskih linijah je sistem enak, le priključki so v formatu RJ-11.

Nizka in visoka napetost

Prilagoditev napetosti poteka s pomočjo avtomatskega regulatorja napetosti (AVR), katerega glavni element je avtotransformator. Načelo njegovega delovanja temelji na spreminjanju števila obratov enega od navitij, zaradi česar se napetost spreminja proti povečanju ali zmanjšanju njegove vrednosti.

Prisotnost AVR v UPS vam omogoča, da ne vklopite avtonomnega načina vsakič, če napetost rahlo odstopa od standardnih vrednosti. To znatno podaljša življenjsko dobo baterije.

Profesionalni multimetri, kot je CEM DT 9909, lahko dolgo časa beležijo vrednost napetosti. Uporaba takšne naprave lahko pomaga pri izbiri stabilizatorja ali UPS-a

V skladu z GOST 29322-2014 je dovoljeno 10-odstotno odstopanje napetosti od referenčne vrednosti za obdobje največ 1 ure. Vsi sodobni UPS-ji z ​​regulatorji so kos takšnim nihanjem.

Izhodna čistost

Vrsta izhodnega signala je odvisna od modela pretvornika, ki je vgrajen v brezprekinitvenem napajalniku. V idealnem primeru bi morala biti valovna oblika izmenične napetosti sinusni val. Toda po pretvorbi prek inverterja dobi stopničasto obliko.

Večje kot je število korakov na krivulji trenutne napetosti v odvisnosti od časa, boljša je kakovost izmeničnega toka. To je pomembno za nekatere naprave

Za opremo, ki vsebuje asinhrone elektromotorje (hladilnik, klimatska naprava), transformatorske napajalnike (visokokakovostna avdio oprema), APFC napajalnike (strežniki in zmogljivi računalniški računalniki) potrebujete čisti ali dobro aproksimirani sinusni val.

Noben inverter in s tem noben UPS ne proizvaja čistega sinusnega valovanja, ne glede na to, kaj pišejo proizvajalci opreme v reklamnih brošurah. Približek izhodnega signala sinusoidu se oceni s popolnim harmoničnim popačenjem (THD).

Izhodni signal iz enote se lahko šteje za sinusnega pri THD<5%. Pri nekaterih modelih, kot je IMV NetPro 2000, je ta številka le 2 %.

Pravila za uporabo UPS

Ko kupujete neprekinjeno napajanje za organizacijo rezervnega napajanja, morate razumeti, s katerimi napravami se lahko uporablja. Včasih je samo z UPS-om nemogoče preživeti in takrat je treba z dodatnimi ukrepi zagotoviti elektriko v svojem domu.

Priključitev gospodinjskih aparatov

Računalniki, modemi, usmerjevalniki, video in avdio oprema so tipične domače ali pisarniške naprave, na katere so priključeni neprekinjeni napajalniki. Če ta tehnika vsebuje običajne stikalne napajalnike, bo dovolj, da kupite relativno poceni modele, ki ne proizvajajo čistega sinusnega vala.

Sodobni modeli so kompaktni in imajo privlačno obliko, ki se harmonično prilega drugi opremi v notranjost dnevne sobe.

Prav tako ni potrebe po nakupu dragih izdelkov za razsvetljavo. Glavna stvar pri tem je pravilno izračunati največjo moč in življenjsko dobo baterije.

Ob pogostih izpadih je aktualen problem nenačrtovanega odmrzovanja hladilnikov in kvarjenja živil. Pri zaščiti takšne opreme z asinhronimi motorji bodo potrebni UPS-ji bolj zapletene zasnove, saj bo potreben "čisti" sinusoidni signal.

Poleg tega je treba upoštevati prisotnost zagonskih tokov, ki nastanejo pri zagonu motorja.Poenostavljeno za hladilno opremo je njihovo vrednost mogoče določiti tako, da vrednost moči pomnožimo s 5.

Če ima na primer kuhinja hladilnik s skupno močjo 300 W (pri zagonu - 1500 W) in zamrzovalnik pri 200 W (ob zagonu - 1000 W), potem potrebujete napajalnik s čistim sinusnim valom in največja moč najmanj 1700 W. Ta vrednost je bila pridobljena za primer, ko zamrzovalnik deluje, in v tem času je hladilnik vklopljen. Istočasen zagon obeh motorjev je malo verjeten, takšen UPS pa bo vzdržal enosekundni sunek 2,7 kW.

Enota online tipa z največjo močjo 2000 W lahko deluje približno pol ure s skupno porabo 500 W. Ker način hlajenja traja približno 5 minut, je brezprekinitveno napajanje zagotovljeno dovolj za 6 zagonov obeh naprav.

V zasebnih hišah in kočah je pomembna tudi uporaba UPS za podporo ogrevalnega sistema s prisilnim kroženjem. Črpalke potrebujejo tudi čist sinus

Za delo se aktivno uporabljajo tudi sistemi neprekinjenega napajanja plinski ogrevalni kotli. Glede na stroške priključene opreme v tem primeru ne smete varčevati s kakovostjo UPS-a.

Rezervno in dodatno napajanje

Za številne gospodinjske aparate je nemogoče izbrati poceni UPS, saj bo z dolgim ​​​​obdobjem avtonomnega delovanja potrebna znatna največja moč. Pralni stroji, električne pečice in razdeljeni klimatski sistemi porabijo veliko električne energije.

Med izpadom električne energije seveda lahko brez teh naprav. To je priporočljivo, če se takšne prekinitve pojavljajo redko in za kratek čas.Če pa se odločite, da močnim porabnikom zagotovite avtonomno napajanje, potem je bolje uporabiti bencinski ali dizelski generator. Za hiter zagon v odsotnosti napetosti se uporablja avtomatski prenosni sistem (ATS).

Če imate dodaten vir napajanja, se UPS še vedno splača uporabiti, vsaj za računalnike. Nemogoče je doseči takojšen zagon generatorja in ponovno vzpostavitev napajanja.

Stabilizacija nizke napetosti

Problem nizke napetosti je pomemben za objekte, priključene na stara ali nizkonapetostna električna omrežja. Če se ta situacija pojavlja nenehno, je bolje uporabiti vnos stabilizator.

Če obstaja stabilizator, se bo napetost hišnega omrežja znižala na standardne vrednosti. To bo vplivalo tudi na naprave, ki niso priključene na UPS.

Ko se napetost zmanjša, se tok, ki teče skozi hišno omrežje, poveča. Naj bo na primer skupna moč porabnikov, priključenih na UPS, 1,5 kW, napajalna napetost pa 190 V.

Nato z Ohmov zakon:

• jaz₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – tok v tokokrogu do UPS brez stabilizatorja;
• jaz₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – jakost toka v tokokrogu do UPS s stabilizatorjem.

Tako bo hišno omrežje brez stabilizatorja doživelo povečano obremenitev, ki morda ni bila upoštevana pri izbiri prereza ožičenja.

Zato je pri konstantni nizki napetosti bolje namestiti stabilizator. V tem primeru bo obremenitev UPS avtotransformatorja manjša, kar bo podaljšalo njegovo življenjsko dobo. Poleg tega lahko ob upoštevanju izenačitve napetosti kupite cenejše brezprekinitvene napajalnike.

Brezprekinitveno napajanje DC porabnikov

Za nekatere naprave je potrebno zagotoviti neprekinjeno napajanje z DC 12, 24 ali 48 V. V prodaji je na voljo tudi tovrstni UPS. Njihove oznake vsebujejo kratico "DC". Obstajajo tudi agregati z napajalno napetostjo 60, 110 ali 220 V, vendar se uporabljajo v industriji ali energetiki.

Razlika med enosmernimi neprekinjenimi napajalniki v notranji strukturi od klasičnih modelov je odsotnost pretvornika. Baterije so povezane neposredno na izhod preko kontaktorja s tokovno omejevalnim merilnim šantom, ki preprečuje nesprejemljivo globoko izpraznitev baterij.

Včasih je lahko na izhodu stabilizacijski pretvornik, če so naprave, ki jih napaja UPS, občutljive na majhna nihanja napetosti.

Skupaj z napetostnimi pretvorniki je 48 W DC UPS sposoben napajati video nadzorni sistem z obsegom do 1 km.

Ti rezervni napajalniki se uporabljajo za zaščito naslednje gospodinjske opreme, ki se napaja z enosmernim tokom:

• CCTV sistemi in varnost;
• vse vrste senzorjev (puščanje, dim, požar, gibanje itd.);
• sistemi razsvetljave;
• telekomunikacijske naprave;
• komunikacijski sistemi;
• komponente nadzornega sistema "pametna hiša".

Veliko DC UPS-jev ima možnost priklopa zunanjih baterij. V tem primeru je lahko avtonomno delovanje naprav, ki jim služijo, zelo dolgo.

Zaključki in uporaben video na to temo

Na kratko o glavnih značilnostih gospodinjskih UPS:

Raznolikost tipov UPS in njihovih značilnosti je posledica različnih pogojev njihove uporabe: moči in vrste priključenih naprav, parametrov in tipičnih težav posameznega električnega omrežja.Brezprekinitveno napajanje običajno ni najdražji element v sistemu, ampak je od njega odvisna stabilnost njegovega delovanja. Zato morate določiti pogoje delovanja in skrbno izbrati model.

Imate še vedno vprašanja o temi članka? Ali pa lahko to gradivo dopolnite z zanimivimi informacijami o UPS? V spodnjem bloku napišite svoje komentarje, postavite vprašanja in delite svoje izkušnje.