Nepārtrauktās barošanas avots: sadzīves UPS mērķis un darbības specifika

Lai uzturētu ierīču funkcionalitāti tīkla kļūmju laikā, tiek izmantots nepārtrauktās barošanas avots.Atkarībā no apkalpoto patērētāju veida un jaudas parametriem ir jāizvēlas dažādi modeļi. Šīs ierīces ir pieprasītas, tāpēc nav grūti iegādāties kopiju ar nepieciešamajām īpašībām.

Bet pirms pirkšanas jums pašam jāizprot tā īpašības, nevis jāuzticas šī problēma vadītājiem, kas interesējas par pārdošanu.

Šajā materiālā mēs apskatīsim UPS dizainu un darbības iezīmes, kā arī runāsim par tā lietošanas noteikumiem.

AC UPS shēmas

Sadzīves vajadzībām tiek izmantotas nepārtrauktās barošanas iekārtas, kas pieslēgtas vienfāzes 220 V tīklam, kas elektrības trūkuma gadījumā kādu laiku var apgādāt patērētājus, kuriem nepieciešams vienāds spriegums.

Ir arī UPS, kas pieslēgti pie ieejas trīsfāzu tīklā, un izeja ir vai nu 380 V, vai 220 V. Taču tie ir dārgi, tos izmanto, ja nepieciešams iegūt autonomu jaudu no 10 kVA A, kas nav vajadzīgs sadzīves vajadzībām.

Mājsaimniecības maiņstrāvas UPS ir sadalītas šādos veidos atbilstoši to darbības shēmai:

• dublēšana (bezsaistē);
• interaktīvs (lineāri interaktīvs);
• dubultā konversija (tiešsaistē).

Tie atšķiras pēc izejas sprieguma kvalitātes un cenas.Lētākie ir gaidstāves, bet dārgākie ir dubultās konversijas.

Vienkāršākā rezerves jaudas konstrukcija ietver pārslēgšanas releju un pasīvo filtrēšanu, lai novērstu traucējumus.

Lai pārveidotu maiņstrāvu līdzstrāvā, lādētājā tiek izmantots taisngriezis. Un apgrieztā transformācija notiek, izmantojot invertoru.

Nepārtrauktās barošanas sistēmās parasti tiek uzstādīti parastie elektromehāniskie releji, lai pārslēgtu ķēdi no tīkla uz akumulatoru. Ja šī daļa ir kvalitatīva, tad tās resurss ir pietiekams visai UPS darbībai. Bet visbiežāk, kad bloks sabojājas, problēma ir tieši šajā konstrukcijas elementā.

Interaktīvā ķēde atšķiras no rezerves ķēdes ar sprieguma stabilizatora klātbūtni. Tas ir veidots kā tipisks autotransformators ar tieši savienotiem tinumiem

Sprieguma stabilizācija ir arī daudzās sadzīves ierīcēs, tāpēc, ja novirzes ir niecīgas, tad nav jēgas iegādāties dārgāku lineāri interaktīvu modeli.

Transformatora klātbūtne nereti liek ražotājam izmantot piespiedu dzesēšanu, tāpēc šādi UPS ir aprīkoti ar dzesētājiem. Tie izstaro troksni, kas pēc intensitātes ir salīdzināma ar datora sistēmas vienības darbību.

Tiešsaistes shēmā invertors tiek nepārtraukti darbināts no baterijām. Tāpēc, ja rodas strāvas padeves pārtraukums, pārslēgšanās laiks uz rezerves barošanu ir nulle

Sarežģītākajām un dārgākajām dubultās pārveidošanas ierīcēm ir arī viszemākā efektivitāte. Elektrība tiek zaudēta siltumā, ko ierīce izstaro. Tāpēc to izmantošana ir jāpamato.

Būtiskākā šāda veida nepārtrauktās barošanas avota priekšrocība ir tūlītēja reakcija uz strāvas padeves pārtraukumu. Bet lielākajai daļai sadzīves tehnikas tas nav tik svarīgi. Tie paši datori parasti ir aprīkoti ar rezerves vai interaktīvo UPS.

Svarīgākie parametri

Tagad tirgū ir daudz piedāvājumu mājsaimniecības nepārtrauktās barošanas avotu pārdošanai. Lai pareizi noteiktu to mērķi un nekļūdītos ar izvēli, jums ir jāsaprot, kādiem parametriem vispirms jāpievērš uzmanība.

Galvenās tehniskās īpašības

Ierīces izejas jauda nosaka maksimālo pieļaujamo vērtību, ko iekārta var droši nodrošināt patērētājam. To mēra volt-ampēros (VA). Lietotāju ērtībām šī vērtība bieži tiek dota un vatos.

Lai izmērītu ierīču slodzi, varat izmantot vai nu ampērmetru, vai arī aprēķināt to, izmantojot dzīvoklī uzstādītā skaitītāja rādījumus.

Jūs varat izmērīt elektroenerģijas patēriņu, izmantojot sadzīves ampērmetru (vatmetru) ar kontaktligzdu. Pievienotā ierīce jāpārslēdz maksimālā patēriņa režīmā

Nosakot datora reālo jaudu, nevajadzētu vadīties pēc barošanas avota novērtējuma, jo tas vienmēr tiek iegādāts ar rezervi.

Ja jums nav ampērmetra, jums jāveic šādas darbības:

1. Atvienojiet visas paneļa ķēdes, izņemot to, kas nodrošina datora barošanu.
2. Izslēdziet visas ierīces šajā ķēdē.
3. Ieslēdziet datoru un palaidiet tajā tipisku programmu (piemēram, video no YouTube).
4. Pagaidiet, līdz skaitītājs mainīs desmitdaļas kilovata vērtību.
5. Laiks līdz nākamajām izmaiņām.

Vidējais enerģijas patēriņš (P, vati) šim periodam (t, minūtes) var aprēķināt, izmantojot formulu:

P = 100* (60/t)

Nākamais svarīgais raksturlielums ir akumulatora darbības laiks. Šis indikators ir atkarīgs no slodzes, ko UPS tajā brīdī piedzīvo. Pie maksimāli pieļaujamās jaudas sadzīves ierīces akumulatori darbojas 1-3 minūtes. Un uz pusi - daudz ilgāk (līdz 10 minūtēm).

Akumulatora darbības laika atkarības no vidējās slodzes grafiks parāda, ka šī atkarība ir nelineāra. Tas ir saistīts ar bateriju izlādes veidu.

Tas noved pie diviem secinājumiem:

• strāvas padeves pārtraukuma laikā pēc iespējas jāsamazina ierīču patērētā slodze;
• Vēlams iegādāties UPS ar jaudu, kas vismaz par 30% pārsniedz aprēķināto.

Ieejas sprieguma diapazons parāda minimālo un maksimālo pieļaujamo tīkla spriegumu, pie kura akumulatoriem netiks pārslēgta jauda. Parasti visi UPS var izturēt 180-260 V diapazonu.

Dažiem ražotājiem ir ļoti labi (reklāmas) rādītāji, piemēram, zemākā vērtība ir 110 V. Šeit jums jāpārliecinās, ka šie skaitļi tiek ņemti tieši maksimālajai slodzei, nevis pusei.

Vēl viens svarīgs tehniskais rādītājs ir trokšņa līmenis. UPS, kas izgatavoti, izmantojot line-interactive vai tiešsaistes tehnoloģiju, rada daudz siltuma, tāpēc ražotāji uzstāda uz tiem ventilatorus. Ja dzesētāji ir lēti, laika gaitā tie radīs troksni, kas ir nevēlams dzīvojamai telpai.

Interfeiss un iestatīšana

Bloku izskats var būt ļoti dažāds. Parasti tiem ir klasiska taisnstūra forma ar indikatoriem vai displeju priekšpusē un strāvas savienotājiem aizmugurē. To skaits nav tik svarīgs, jo izejai var pievienot pagarinātāju ar tēju.Tas nekādā veidā nebūs pretrunā ar UPS koncepciju.

Modelim var būt LCD displejs, kas parādīs situāciju ar pievienoto ierīču piegādi: jaudas pieejamību, patērētāju skaitu, akumulatora uzlādi utt.

Displeja sistēma samazina aprīkojuma izmaksas. Turklāt tas ir praktiskāk. Ja jums jāzina kādi parametri, daudziem modeļiem ir funkcija izveidot savienojumu ar datoru

Lai noskaidrotu barošanas avota parametrus, UPS akumulatoru stāvokli un darbību, to var savienot ar datoru. Daudziem modeļiem šī funkcija ir ieviesta un programmatūra ir izstrādāta.

Ir trīs galvenie saskarnes veidi:

• USB. Visizplatītākais savienojums starp datoru un UPS.
• RS-232 (COM ports). Mājsaimniecības modeļos sastopams reti.
• Ethernet 10/100. To izmanto nepārtrauktās barošanas avota tālvadībai.

Programmatūra raksturlielumu iegūšanai no UPS un tā pārvaldības ir izstrādāta ne tikai dažādām Windows versijām. Piemēram, pazīstamajam ražotājam Powercom ir Android programmatūras versija, kas ļauj attālināti uzraudzīt strāvas stāvokli un nepieciešamības gadījumā pielāgot nepārtrauktās barošanas avota darbību.

Programmatūra ļauj uzraudzīt galvenos elektrotīkla raksturlielumus, piemēram, ieejas un izejas spriegumu, frekvenci. Varat arī uzzināt akumulatora uzlādi un ierīces temperatūru

Nepārtrauktās barošanas avoti ir novietoti aizsargātu elektroenerģijas patērētāju tiešā tuvumā. Parasti tos novieto uz grīdas vai plauktos. Daži modeļi ir aprīkoti ar stiprinājumiem, kas ļauj tos uzstādīt uz sienām.

Izejas strāvas kvalitāte

Nepārtrauktās barošanas avotiem jānodrošina atbilstošas ​​kvalitātes strāva.Strādājot ar akumulatoriem, par to ir atbildīgs invertors, un tīkla strāvas gadījumā problemātiskās vietas ir jāizlīdzina ar filtriem un stabilizatoru. Traucējumiem, kas rodas elektriskajā ķēdē, ir atšķirīga izcelsme un sekas elektronikai. Tāpēc arī šis jautājums ir rūpīgi jāizpēta.

Tīkla traucējumi un aizsardzība

Visi mūsdienu UPS ir aprīkoti ar aizsardzību pret problēmām, kas saistītas ar apkoptajām ierīcēm. Ja kopējā slodze pārsniedz maksimāli pieļaujamo vai notiek īssavienojums, nepārtrauktās barošanas avots nekavējoties izslēgs strāvu.

Traucējumus tīklā var iedalīt frekvencēs un impulsos. Pirmie nav tik bīstami, it īpaši datoru vai televizoru barošanas blokiem, kas pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā. Pēdējais var radīt problēmas ar jebkuru elektroniku.

Tāpēc lielākā daļa UPS ir aprīkoti ar pārsprieguma un harmonikas aizsardzību, izmantojot varistorus un augstfrekvences filtrus.

Traucējumu noņemšana līnijā notiek divos posmos. Pirmkārt, varistori nogriež augstfrekvences impulsus, un pēc tam filtrs izlīdzina mazus lēcienus

Augstsprieguma impulsu parādīšanās problēma ir raksturīga ne tikai strāvas kabeļiem, bet arī datu pārraides tīkliem - datoram vai telefonam. Tās var rasties atmosfēras elektrības iedarbības, tuvumā esošo vadu bojājumu, elektrisko traucējumu un citu iemeslu dēļ.

Daudzi ražotāji ražo modeļus ar iespēju aizsargāt vietējo tīklu. Šim nolūkam UPS ir divi RJ-45 savienotājs - viens ieejai un viens izejai. Signāls iet caur filtru, kas nomāc sprieguma pārspriegumu. Telefona līnijām sistēma ir tāda pati, tikai savienotāji ir RJ-11 formātā.

Zems un augsts spriegums

Sprieguma regulēšana notiek, izmantojot automātisko sprieguma regulatoru (AVR), kura galvenais elements ir autotransformators. Tās darbības princips ir balstīts uz viena tinuma apgriezienu skaita maiņu, kā rezultātā spriegums mainās uz tā vērtības palielināšanu vai samazināšanos.

AVR klātbūtne UPS ļauj neieslēdziet autonomo režīmu katru reizi, ja spriegums nedaudz atšķiras no standarta vērtībām. Tas ievērojami palielina akumulatora darbības laiku.

Profesionālie multimetri, piemēram, CEM DT 9909, spēj reģistrēt sprieguma vērtību ilgu laiku. Šādas ierīces izmantošana var palīdzēt izvēlēties stabilizatoru vai UPS

Saskaņā ar GOST 29322-2014 10 procentu sprieguma novirze no atsauces vērtības ir atļauta ne ilgāk kā 1 stundu. Visi mūsdienu UPS ar regulatoriem tiek galā ar šādām svārstībām.

Izvades tīrība

Izejas signāla veids ir atkarīgs no nepārtrauktās barošanas avotā uzstādītā invertora modeļa. Ideālā gadījumā maiņstrāvas sprieguma viļņu formai jābūt sinusoidālam. Bet pēc pārveidošanas, izmantojot invertoru, tas iegūst pakāpenisku formu.

Jo lielāks soļu skaits momentānā sprieguma un laika līknē, jo labāka ir maiņstrāvas kvalitāte. Tas ir svarīgi dažām ierīcēm

Iekārtām, kas satur asinhronos elektromotorus (ledusskapis, gaisa kondicionieris), transformatora barošanas blokus (augstas kvalitātes audioiekārtas), APFC barošanas blokus (serveri un jaudīgi skaitļošanas datori), nepieciešams tīrs vai labi tuvināts sinusoidāls vilnis.

Neviens invertors un līdz ar to arī jebkurš UPS nerada tīru sinusoidālu vilni neatkarīgi no tā, ko iekārtu ražotāji raksta reklāmas brošūrās. Izejas signāla tuvinājumu sinusoīdam novērtē, izmantojot kopējo harmonisko kropļojumu (THD).

Signāla izvadi no ierīces var uzskatīt par sinusoidālu, ja THD <5%. Dažiem modeļiem, piemēram, IMV NetPro 2000, šis rādītājs ir tikai 2%.

UPS lietošanas noteikumi

Iegādājoties nepārtrauktās barošanas avotu, lai organizētu rezerves barošanu, jums ir jāsaprot, ar kurām ierīcēm to var izmantot. Dažreiz nav iespējams iztikt tikai ar UPS, un tad ir jāveic papildu pasākumi, lai nodrošinātu mājokli ar elektrību.

Sadzīves tehnikas pieslēgšana

Datori, modemi, maršrutētāji, video un audio tehnika ir tipiskas mājas vai biroja ierīces, kurām ir pievienoti nepārtrauktās barošanas avoti. Ja šī tehnika satur parastos komutācijas barošanas avotus, tad pietiks ar salīdzinoši lētu modeļu iegādi, kas nerada tīru sinusoidālo vilni.

Mūsdienu modeļi ir kompakti un tiem ir pievilcīgs dizains, kas harmoniski iekļaujas dzīvojamās istabas interjerā ar citu aprīkojumu.

Nav arī jāiegādājas dārgi produkti apgaismojumam. Galvenais šeit ir pareizi aprēķināt maksimālo jaudu un akumulatora darbības laiku.

Ar biežiem pārtraukumiem aktuāla ir ledusskapju neplānotas atkausēšanas un pārtikas bojāšanās problēma. Aizsargājot šādu aprīkojumu ar asinhroniem motoriem, būs nepieciešami sarežģītākas konstrukcijas UPS, jo būs nepieciešams “tīrs” sinusoidāls signāls.

Turklāt ir jāņem vērā palaišanas strāvu klātbūtne, kas rodas, iedarbinot dzinēju.Vienkāršoti saldēšanas iekārtām, to vērtību var noteikt, jaudas vērtību reizinot ar 5.

Ja, piemēram, virtuvē ir ledusskapis ar kopējo jaudu 300 W (palaišanas laikā - 1500 W) un saldētava ar 200 W (iedarbināšanas laikā - 1000 W), tad jums ir nepieciešams barošanas avots ar tīru sinusoidālo viļņu un maksimālā jauda ir vismaz 1700 W. Šī vērtība tika iegūta gadījumam, kad saldētava darbojas, un šajā laikā ledusskapis ir ieslēgts. Abu motoru vienlaicīga iedarbināšana ir maz ticama, un šāds UPS izturēs vienas sekundes pārspriegumu 2,7 kW.

Tiešsaistes tipa iekārta ar maksimālo jaudu 2000 W var darboties aptuveni pusstundu ar kopējo patēriņu 500 W. Tā kā dzesēšanas režīms aizņem apmēram 5 minūtes, nepārtrauktās barošanas avota garantēti pietiks 6 abu ierīču palaišanai.

Privātmājās un kotedžās ir svarīgi arī izmantot UPS, lai atbalstītu apkures sistēmu ar piespiedu cirkulāciju. Arī sūkņiem ir nepieciešams tīrs sinuss

Darbam tiek aktīvi izmantotas arī nepārtrauktās barošanas sistēmas gāzes apkures katli. Ņemot vērā pievienotā aprīkojuma izmaksas, šajā gadījumā nevajadzētu taupīt uz UPS kvalitāti.

Rezerves un papildu barošanas avots

Daudzām sadzīves ierīcēm nav iespējams izvēlēties lētu UPS, jo ilgstošai autonomai darbībai būs nepieciešama ievērojama maksimālā jauda. Veļas mazgājamās mašīnas, elektriskās krāsnis un sadalītās gaisa kondicionēšanas sistēmas patērē daudz elektroenerģijas.

Protams, jūs varat iztikt bez šīm ierīcēm strāvas padeves pārtraukuma laikā. Tas ir ieteicams, ja šādi pārtraukumi notiek reti un īslaicīgi.Bet, ja tiek pieņemts lēmums nodrošināt jaudīgus patērētājus ar autonomu jaudu, tad labāk ir izmantot benzīna vai dīzeļdegvielas ģeneratoru. Lai tos ātri iedarbinātu, ja nav sprieguma, tiek izmantota automātiskā pārsūtīšanas sistēma (ATS).

Ja jums ir papildu barošanas avots, UPS joprojām ir vērts izmantot, vismaz datoriem. Nav iespējams panākt tūlītēju ģeneratora iedarbināšanu un strāvas padeves atjaunošanu.

Zemsprieguma stabilizācija

Zemsprieguma problēma ir aktuāla objektiem, kas pieslēgti veciem vai mazjaudas elektrotīkliem. Ja šī situācija notiek pastāvīgi, tad labāk ir izmantot ievadi stabilizators.

Ja ir stabilizators, mājas iekšējā tīkla spriegums tiks noregulēts līdz standarta vērtībām. Tas ietekmēs arī ierīces, kas nav savienotas ar UPS.

Kad spriegums tiek samazināts, palielinās strāva, kas plūst caur mājas iekšējo tīklu. Piemēram, ļaujiet UPS pievienoto patērētāju kopējai jaudai būt 1,5 kW un barošanas spriegumam 190 V.

Tad līdz Oma likums:

• es₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – strāva ķēdē līdz UPS bez stabilizatora;
• es₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – strāvas stiprums ķēdē līdz UPS ar stabilizatoru.

Tādējādi mājas iekšējais tīkls bez stabilizatora piedzīvos palielinātu slodzi, kas, iespējams, nav ņemta vērā, izvēloties vadu šķērsgriezumu.

Tāpēc ar pastāvīgu zemu spriegumu labāk ir uzstādīt stabilizatoru. Šajā gadījumā UPS autotransformatora slodze būs mazāka, kas pagarinās tā kalpošanas laiku. Turklāt, ņemot vērā sprieguma izlīdzināšanu, jūs varat iegādāties lētākus nepārtrauktās barošanas avotus.

Nepārtrauktās strāvas padeve līdzstrāvas patērētājiem

Dažām ierīcēm ir nepieciešams nodrošināt nepārtrauktu barošanu ar DC 12, 24 vai 48 V. Šāda veida UPS ir pieejams arī pārdošanā. To marķējumos ir saīsinājums “DC”. Ir arī bloki ar 60, 110 vai 220 V sprieguma padevi, taču tos izmanto rūpniecībā vai enerģētikā.

Atšķirība starp līdzstrāvas nepārtrauktās barošanas avotiem iekšējā struktūrā no klasiskajiem modeļiem ir invertora trūkums. Baterijas ir tieši savienotas ar izeju caur kontaktoru ar strāvu ierobežojošu mērīšanas šuntu, lai novērstu nepieņemami dziļu akumulatoru izlādi.

Dažreiz izejā var būt stabilizējošais pārveidotājs, ja ierīces, kuras darbina UPS, ir jutīgas pret nelielām sprieguma svārstībām.

Kopā ar sprieguma pārveidotājiem 48 W DC UPS spēj darbināt videonovērošanas sistēmu ar perimetru līdz 1 km

Šie rezerves barošanas avoti tiek izmantoti, lai aizsargātu šādu ar līdzstrāvu darbināmu sadzīves iekārtu:

• Videonovērošanas sistēmas un drošība;
• visa veida sensori (noplūde, dūmi, ugunsgrēks, kustība utt.);
• apgaismojuma sistēmas;
• telekomunikāciju ierīces;
• sakaru sistēmas;
• vadības sistēmas sastāvdaļas "gudrā māja".

Daudziem līdzstrāvas UPS ir iespēja pievienot ārējos akumulatorus. Šajā gadījumā to apkalpoto ierīču autonomā darbība var būt ļoti ilga.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Īsi par mājsaimniecības UPS galvenajām īpašībām:

UPS veidu un to raksturlielumu daudzveidība ir dažādu to lietošanas apstākļu sekas: pieslēgto ierīču jauda un tips, parametri un konkrētā elektrotīkla tipiskās problēmas.Nepārtrauktās barošanas avots parasti nav visdārgākais sistēmas elements, taču no tā ir atkarīga tā darbības stabilitāte. Tāpēc jums ir jānosaka darbības apstākļi un rūpīgi jāizvēlas modelis.

Vai joprojām ir jautājumi par raksta tēmu? Vai arī varat papildināt šo materiālu ar interesantu informāciju par UPS? Lūdzu, rakstiet savus komentārus, uzdodiet jautājumus un dalieties pieredzē zemāk esošajā blokā.