Alimentare neîntreruptibilă: scopul și specificul funcționării unui UPS de uz casnic

Pentru a menține funcționalitatea dispozitivelor în timpul defecțiunilor rețelei, se utilizează o sursă de alimentare neîntreruptibilă.În funcție de tipul de consumatori deserviți și de parametrii de putere, trebuie să alegeți modele diferite. Aceste dispozitive sunt la cerere, așa că achiziționarea unei copii cu caracteristicile necesare nu este dificilă.

Dar înainte de a cumpăra, trebuie să înțelegeți singur caracteristicile sale și să nu încredeți această problemă managerilor interesați de vânzări.

În acest material ne vom uita la designul și caracteristicile de funcționare ale UPS-ului și vom vorbi, de asemenea, despre regulile de utilizare a acestuia.

Circuite UPS AC

Pentru nevoile casnice se folosesc dispozitive de alimentare neîntreruptibilă, conectate la o rețea monofazată de 220 V, care pot alimenta consumatorii care necesită aceeași tensiune o perioadă de timp în absența curentului electric.

Există, de asemenea, UPS-uri care sunt conectate la intrarea la o rețea trifazată, iar ieșirea este fie de 380 V, fie de 220 V. Cu toate acestea, sunt scumpe, sunt folosite atunci când este necesar să se obțină putere autonomă de la 10 kVA A, care nu este necesar pentru nevoile casnice.

UPS-urile AC de uz casnic sunt împărțite în următoarele tipuri în funcție de schema lor de funcționare:

• backup (offline);
• interactiv (liniar-interactiv);
• dubla conversie (online).

Ele diferă prin calitatea tensiunii de ieșire și preț.Cele mai ieftine sunt cele standby, iar cele mai scumpe sunt cele cu dublă conversie.

Cel mai simplu design de alimentare de rezervă implică un releu de comutare și filtrare pasivă pentru a suprima interferențele.

Pentru a converti curentul alternativ în curent continuu, în încărcător se folosește un redresor. Și transformarea inversă are loc folosind un invertor.

În sistemele de alimentare neîntreruptibilă, releele electromecanice obișnuite sunt de obicei instalate pentru a comuta circuitul de la rețea la baterie. Dacă această parte este de înaltă calitate, atunci resursa sa este suficientă pentru întreaga funcționare a UPS-ului. Dar cel mai adesea, atunci când un bloc se defectează, problema constă tocmai în acest element structural.

Circuitul interactiv diferă de circuitul de rezervă în prezența unui stabilizator de tensiune. Este proiectat ca un autotransformator tipic cu înfășurări conectate direct

Stabilizarea tensiunii este prezentă și în multe dispozitive de uz casnic, așa că dacă abaterile sunt nesemnificative, atunci nu are rost să achiziționăm un model liniar-interactiv mai scump.

Prezența unui transformator obligă adesea producătorul să folosească răcirea forțată, motiv pentru care astfel de UPS-uri sunt echipate cu răcitoare. Ele emit zgomot comparabil ca intensitate cu funcționarea unui sistem de calcul.

Într-o schemă online, invertorul este alimentat continuu de la baterii. Prin urmare, dacă are loc o întrerupere de curent, timpul de comutare la alimentarea de rezervă este zero

Cele mai complexe și mai scumpe dispozitive de dublă conversie au și cea mai scăzută eficiență. Electricitatea se pierde în căldură, pe care o emite dispozitivul. Prin urmare, utilizarea lor trebuie justificată.

Cel mai semnificativ avantaj al acestui tip de sursă de alimentare neîntreruptibilă este răspunsul instantaneu la o întrerupere de curent. Dar pentru majoritatea aparatelor de uz casnic acest lucru nu este atât de important. Aceleași computere sunt de obicei echipate cu un UPS de rezervă sau interactiv.

Cei mai importanți parametri

Acum există multe oferte pe piață pentru vânzarea surselor de alimentare neîntreruptibile de uz casnic. Pentru a determina corect scopul lor și pentru a nu face o greșeală cu alegerea, trebuie să înțelegeți la ce parametri ar trebui să acordați atenție mai întâi.

Principalele caracteristici tehnice

Puterea de ieșire a dispozitivului determină valoarea maximă admisă pe care unitatea o poate furniza în mod fiabil consumatorului. Se măsoară în volți-amperi (VA). Pentru comoditatea utilizatorilor, această valoare este adesea dată și în wați.

Pentru a măsura sarcina dispozitivelor, puteți fie să utilizați un ampermetru, fie să îl calculați folosind citirile unui contor instalat în apartament.

Puteți măsura consumul de energie electrică folosind un ampermetru de uz casnic (wattmetru) cu priză. Dispozitivul conectat trebuie să fie comutat în modul de consum maxim

Atunci când determinați puterea reală a unui computer, nu trebuie să vă ghidați după evaluarea sursei de alimentare, deoarece aceasta este întotdeauna achiziționată cu rezervă.

Dacă nu aveți un ampermetru, atunci trebuie să faceți următoarele:

1. Deconectați toate circuitele din panou, cu excepția celui care alimentează computerul.
2. Opriți toate dispozitivele din acest circuit.
3. Porniți computerul și rulați un program tipic pe el (de exemplu, un videoclip de pe YouTube).
4. Așteptați până când contorul își schimbă valoarea unei zecimi de kilowatt.
5. Timp până la următoarea schimbare.

Consumul mediu de energie (P, watt) pentru această perioadă (t, minute) poate fi calculat folosind formula:

P = 100 * (60 / t)

Următoarea caracteristică importantă este durata de viață a bateriei. Acest indicator depinde de sarcina pe care o suferă UPS-ul în acel moment. La puterea maximă admisă, bateriile unui dispozitiv de uz casnic funcționează timp de 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 modului în care bateriile sunt descărcate.

Aceasta duce la două concluzii:

• în timpul unei pene de curent, este necesar să se reducă cât mai mult posibil sarcina consumată de dispozitive;
• Este indicat să achiziționați un UPS cu o putere care o depășește pe cea calculată cu cel puțin 30%.

Intervalul de tensiune de intrare arată tensiunea de rețea minimă și maximă admisă la care alimentarea nu va fi comutată la baterii. De regulă, toate UPS-urile pot rezista la o gamă de 180-260 V.

Unii producători au indicatori (de publicitate) foarte buni, de exemplu, valoarea inferioară este 110 V. Aici trebuie să vă asigurați că aceste numere sunt luate special pentru sarcina maximă, și nu pentru jumătate.

Un alt indicator tehnic important este nivelul de zgomot. UPS-urile realizate folosind tehnologia line-interactive sau online generează multă căldură, astfel încât producătorii instalează ventilatoare pe ele. Dacă răcitoarele sunt ieftine, atunci în timp vor face un zgomot, ceea ce este nedorit pentru un spațiu de locuit.

Interfață și configurare

Aspectul blocurilor poate fi foarte divers. De obicei, au o formă clasică dreptunghiulară, cu indicatoare sau un afișaj în față, iar conectori de alimentare în spate. Numărul lor nu este atât de important, deoarece un prelungitor cu un tee poate fi conectat la ieșire.Acest lucru nu va contrazice în niciun fel conceptul UPS.

Modelul poate avea un display LCD, care va afișa situația cu alimentarea dispozitivelor conectate: disponibilitatea puterii, numărul de consumatori, încărcarea bateriei etc.

Sistemul de afișare reduce costul echipamentului. În plus, este mai practic. Dacă trebuie să cunoașteți vreun parametru, multe modele au funcția de a se conecta la un computer

Pentru a afla parametrii sursei de alimentare, starea bateriilor UPS-ului și cum funcționează, îl puteți conecta la un computer. Pentru multe modele această funcție a fost implementată și a fost dezvoltat software.

Există trei tipuri principale de interfețe:

• USB. Cea mai comună conexiune între un computer și un UPS.
• RS-232 (port COM). Rar prezent în modelele de uz casnic.
• Ethernet 10/100. Este folosit pentru controlul de la distanță al sursei de alimentare neîntreruptibile.

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

Software-ul vă permite să monitorizați principalele caracteristici ale rețelei electrice, cum ar fi tensiunea de intrare și ieșire, frecvența. De asemenea, puteți afla încărcarea bateriei și temperatura dispozitivului

Sursele de energie neîntreruptibilă 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 permit montarea lor pe pereti.

Calitatea curentului de ieșire

Sursele de alimentare neîntreruptibile trebuie să furnizeze un curent de calitate adecvată.Atunci când funcționează cu baterii, invertorul este responsabil pentru acest lucru, iar în cazul rețelei de alimentare, zonele cu probleme trebuie netezite cu filtre și un stabilizator. Interferența care apar într-un circuit electric are origini și consecințe diferite pentru electronică. Prin urmare, și această problemă trebuie examinată cu atenție.

Interferență și protecție în rețea

Toate UPS-urile moderne sunt echipate cu protecție împotriva problemelor asociate cu dispozitivele care sunt întreținute. Dacă sarcina totală depășește valoarea maximă admisă sau are loc un scurtcircuit, sursa de alimentare neîntreruptibilă va opri imediat alimentarea.

Interferența în rețea poate fi împărțită în frecvență și puls. Primele nu sunt atât de periculoase, mai ales pentru sursele de alimentare pentru computer sau TV care convertesc curentul alternativ în curent continuu. Acesta din urmă poate cauza probleme cu orice electronică.

Prin urmare, majoritatea UPS-urilor sunt echipate cu protecție la supratensiune și armonică folosind varistoare și filtre de înaltă frecvență.

Eliminarea interferenței pe linie are loc în două etape. În primul rând, varistoarele întrerup impulsurile de înaltă frecvență, iar apoi filtrul netezește micile salturi

Problema apariției impulsurilor de înaltă tensiune este tipică nu numai pentru cablurile de alimentare, ci și pentru rețelele de transmisie a datelor - computer sau telefon. Acestea pot apărea din cauza expunerii la electricitatea atmosferică, a defecțiunilor cablajului din apropiere, a interferențelor electrice și a altor motive.

Mulți producători produc modele cu capacitatea de a proteja o rețea locală. Pentru aceasta, UPS-ul are două conector RJ-45 - unul pentru intrare si unul pentru iesire. Semnalul trece printr-un filtru care suprimă supratensiunile. Pentru liniile telefonice, sistemul este același, doar conectorii sunt în format RJ-11.

Tensiune joasă și înaltă

Reglarea tensiunii are loc folosind un regulator automat de tensiune (AVR), al cărui element principal este un autotransformator. Principiul funcționării sale se bazează pe modificarea numărului de spire ale uneia dintre înfășurări, în urma căreia tensiunea se modifică spre creșterea sau scăderea valorii acesteia.

Prezența AVR în UPS vă permite să nu activați modul autonom de fiecare dată dacă tensiunea se abate ușor de la valorile standard. Acest lucru crește semnificativ durata de viață a bateriei.

Multimetrele profesionale, cum ar fi CEM DT 9909, sunt capabile să înregistreze valoarea tensiunii pentru o lungă perioadă de timp. Utilizarea unui astfel de dispozitiv poate ajuta la alegerea unui stabilizator sau UPS

Conform GOST 29322-2014, o abatere de tensiune de 10% de la valoarea de referință este permisă pentru o perioadă de cel mult 1 oră. Toate UPS-urile moderne cu regulatoare fac față unor astfel de fluctuații.

Puritatea ieșirii

Tipul semnalului de ieșire depinde de modelul invertorului care este instalat în sursa de alimentare neîntreruptibilă. În mod ideal, forma de undă a tensiunii AC ar trebui să fie o undă sinusoidală. Dar după conversie printr-un invertor, acesta capătă o formă în trepte.

Cu cât este mai mare numărul de trepte în curba tensiune instantanee în funcție de timp, cu atât este mai bună calitatea curentului alternativ. Acest lucru este important pentru unele dispozitive

Pentru echipamentele care conțin motoare electrice asincrone (frigider, aer condiționat), surse de alimentare cu transformator (echipament audio de înaltă calitate), surse de alimentare APFC (servere și computere de calcul puternice) aveți nevoie de o undă sinusoidală pură sau bine aproximată.

Nici un singur invertor și, prin urmare, niciun UPS, nu produce o undă sinusoidală pură, indiferent de ce scriu producătorii de echipamente în broșurile publicitare. Aproximarea semnalului de ieșire la un sinusoid este evaluată prin distorsiunea armonică totală (THD).

Ieșirea semnalului de la unitate poate fi considerată sinusoidală la THD<5%. Pentru unele modele, cum ar fi IMV NetPro 2000, această cifră este de doar 2%.

Reguli de utilizare a UPS

Când achiziționați o sursă de alimentare neîntreruptibilă pentru a organiza energia de rezervă, trebuie să înțelegeți cu ce dispozitive poate fi utilizată. Uneori este imposibil să te descurci doar cu un UPS și atunci trebuie să iei măsuri suplimentare pentru a-ți asigura locuința cu energie electrică.

Conectarea aparatelor electrocasnice

Calculatoarele, modemurile, routerele, echipamentele video și audio sunt dispozitive tipice de acasă sau de birou la care sunt conectate surse de alimentare neîntreruptibile. Dacă această tehnică conține surse de alimentare cu comutație obișnuite, 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 potrivește armonios cu alte echipamente în interiorul unei camere de zi.

De asemenea, nu este nevoie să achiziționați produse scumpe pentru iluminat. Principalul lucru aici este să calculați corect puterea maximă și durata de viață a bateriei.

Cu întreruperi frecvente, problema dezghețării neplanificate a frigiderelor și a stricarii alimentelor este relevantă. Când se protejează astfel de echipamente cu motoare asincrone, vor fi necesare UPS-uri cu un design mai complex, deoarece va fi necesar un semnal sinusoidal „pur”.

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

Dacă, de exemplu, bucătăria are un frigider cu o putere totală de 300 W (la pornire - 1500 W) și un congelator la 200 W (la pornire - 1000 W), atunci aveți nevoie de o sursă de alimentare cu undă sinusoidală pură și o putere maximă de cel puțin 1700 W. Această valoare a fost obținută pentru cazul în care congelatorul funcționează, iar în acest moment frigiderul este pornit. Pornirea simultană a ambelor motoare este puțin probabilă, iar un astfel de UPS va rezista la o creștere de o secundă de 2,7 kW.

O unitate de tip online cu o putere maximă de 2000 W poate funcționa aproximativ o jumătate de oră cu un consum total de 500 W. Deoarece modul de răcire durează aproximativ 5 minute, sursa de alimentare neîntreruptibilă este garantată a fi suficientă pentru 6 porniri ale ambelor dispozitive.

În casele și căsuțele private, este de asemenea important să folosiți un UPS pentru a susține un sistem de încălzire cu circulație forțată. Pompele au nevoie și de sine curat

Sistemele de alimentare neîntreruptibilă sunt, de asemenea, utilizate în mod activ pentru muncă cazane de incalzire pe gaz. Având în vedere costul echipamentului conectat, nu ar trebui să vă zgarciți cu calitatea UPS-ului în acest caz.

Alimentare de rezervă și suplimentară

Pentru multe aparate de uz casnic este imposibil să selectați un UPS ieftin, deoarece va fi necesară o putere maximă semnificativă cu o perioadă lungă de funcționare autonomă. Mașinile de spălat, cuptoarele electrice și sistemele de aer condiționat distribuite consumă multă energie electrică.

Desigur, puteți face fără aceste dispozitive în timpul unei pene de curent. Acest lucru este recomandabil dacă astfel de întreruperi apar rar și pentru o perioadă scurtă de timp.Dar dacă se ia decizia de a oferi consumatorilor puternici putere autonomă, atunci este mai bine să folosiți un generator pe benzină sau diesel. Pentru a le porni rapid în absența tensiunii, se folosește un sistem de transfer automat (ATS).

Dacă aveți o sursă de alimentare suplimentară, un UPS merită în continuare folosit, cel puțin pentru computere. Este imposibil să obțineți pornirea instantanee a generatorului și restabilirea alimentării cu energie electrică.

Stabilizare de joasă tensiune

Problema tensiunii joase este relevantă pentru instalațiile conectate la rețele electrice vechi sau de mică putere. Dacă această situație apare în mod constant, atunci este mai bine să utilizați intrarea stabilizator.

Daca exista stabilizator, tensiunea retelei intracasa va fi adusa la valori standard. Acest lucru va afecta și dispozitivele care nu sunt conectate la UPS.

Când tensiunea este redusă, curentul care circulă prin rețeaua din interior crește. De exemplu, puterea totală a consumatorilor conectați la UPS să fie de 1,5 kW, iar tensiunea furnizată să fie de 190 V.

Apoi prin Legea lui Ohm:

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

Astfel, o rețea internă fără stabilizator va experimenta o sarcină crescută, care este posibil să nu fi fost luată în considerare la alegerea secțiunii transversale a cablurilor.

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 îi va prelungi durata de viață. În plus, ținând cont de egalizarea tensiunii, puteți achiziționa surse de alimentare neîntreruptibile mai ieftine.

Alimentare neîntreruptibilă a consumatorilor DC

Pentru unele dispozitive este necesar să se asigure o alimentare neîntreruptă cu DC 12, 24 sau 48 V. Un UPS de acest tip este, de asemenea, disponibil spre vânzare. Marcajele lor conțin abrevierea „DC”. Există și unități cu o tensiune de alimentare de 60, 110 sau 220 V, dar sunt folosite în industrie sau energie.

Diferența dintre sursele de curent continuu neîntreruptibile din structura internă față de modelele clasice este absența unui invertor. Bateriile sunt conectate direct la ieșire printr-un contactor cu un șunt de măsurare care limitează curentul pentru a preveni descărcarea inacceptabil de adâncă a bateriilor.

Uneori poate exista un convertor stabilizator la ieșire dacă dispozitivele alimentate de UPS sunt sensibile la fluctuații mici de tensiune.

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

Aceste surse de alimentare de rezervă sunt utilizate pentru a proteja următoarele echipamente de uz casnic alimentate cu curent continuu:

• Sisteme CCTV și securitate;
• tot felul de senzori (scurgeri, fum, incendiu, miscare etc.);
• sisteme de iluminat;
• dispozitive de telecomunicații;
• sisteme de comunicații;
• componente ale sistemului de control "casa inteligenta".

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

Concluzii și video util pe această temă

Pe scurt despre principalele caracteristici ale UPS-urilor de uz casnic:

Varietatea tipurilor de UPS și caracteristicile acestora este o consecință a diferitelor condiții de utilizare a acestora: puterea și tipul dispozitivelor conectate, parametrii și problemele tipice ale unei anumite rețele electrice.O sursă de alimentare neîntreruptibilă nu este de obicei cel mai scump element din sistem, dar stabilitatea funcționării acesteia depinde de aceasta. Prin urmare, trebuie să determinați condițiile de funcționare și să selectați cu atenție un model.

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