Ononderbroken stroomvoorziening: doel en specifieke kenmerken van een huishoudelijke UPS

Om de functionaliteit van apparaten tijdens netwerkstoringen te behouden, wordt een ononderbroken stroomvoorziening gebruikt.Afhankelijk van het type verbruiker dat wordt bediend en de vermogensparameters, moet u verschillende modellen kiezen. Er is veel vraag naar deze apparaten, dus het kopen van een exemplaar met de vereiste kenmerken is niet moeilijk.

Maar voordat u koopt, moet u de kenmerken ervan zelf begrijpen en dit probleem niet toevertrouwen aan managers die geïnteresseerd zijn in verkoop.

In dit materiaal zullen we kijken naar het ontwerp en de bedieningskenmerken van de UPS, en ook praten over de regels voor het gebruik ervan.

AC UPS-circuits

Voor huishoudelijke behoeften worden apparaten voor ononderbroken stroomvoorziening gebruikt, aangesloten op een eenfasig 220 V-netwerk, dat consumenten die dezelfde spanning enige tijd nodig hebben, kan voorzien van stroom als er geen elektriciteit is.

Er zijn ook UPS'en die zijn aangesloten op de ingang van een driefasig netwerk en de uitgang is 380 V of 220 V. Ze zijn echter duur en worden gebruikt wanneer het nodig is om autonome stroom te verkrijgen van 10 kVA A, die niet nodig is voor huishoudelijke behoeften.

AC-UPS's voor huishoudelijk gebruik zijn, afhankelijk van hun werkingsschema, onderverdeeld in de volgende typen:

• back-up (offline);
• interactief (lineair-interactief);
• dubbele conversie (online).

Ze verschillen in de kwaliteit van de uitgangsspanning en de prijs.De goedkoopste zijn standby-versies en de duurste zijn dubbele conversie-versies.

Het eenvoudigste back-upstroomontwerp omvat een schakelrelais en passieve filtering om interferentie te onderdrukken.

Om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom wordt in de lader een gelijkrichter gebruikt. En de omgekeerde transformatie vindt plaats met behulp van een omvormer.

In ononderbroken voedingssystemen worden meestal gewone elektromechanische relais geïnstalleerd om het circuit van het netwerk naar de batterij te schakelen. Als dit onderdeel van hoge kwaliteit is, is de hulpbron voldoende voor de gehele werking van de UPS. Maar meestal, wanneer een blok kapot gaat, ligt het probleem juist in dit structurele element.

Het interactieve circuit verschilt van het back-upcircuit in de aanwezigheid van een spanningsstabilisator. Het is ontworpen als een typische autotransformator met direct verbonden wikkelingen

Spanningsstabilisatie is ook aanwezig in veel huishoudelijke apparaten, dus als de afwijkingen onbeduidend zijn, heeft het geen zin om een ​​duurder lineair-interactief model aan te schaffen.

De aanwezigheid van een transformator dwingt de fabrikant vaak om geforceerde koeling te gebruiken, daarom zijn dergelijke UPS'en uitgerust met koelers. Ze zenden geluid uit dat qua intensiteit vergelijkbaar is met de werking van een computersysteemeenheid.

In een online-schema wordt de omvormer continu gevoed door batterijen. Als er een stroomstoring optreedt, is de schakeltijd naar back-upstroom nul

De meest complexe en dure dubbele conversie-apparaten hebben ook het laagste rendement. Elektriciteit gaat verloren in warmte, die het apparaat afgeeft. Daarom moet het gebruik ervan gerechtvaardigd zijn.

Het belangrijkste voordeel van dit type ononderbroken stroomvoorziening is de onmiddellijke reactie op een stroomstoring. Maar voor de meeste huishoudelijke apparaten is dit niet zo belangrijk. Dezelfde computers zijn meestal uitgerust met een back-up of interactieve UPS.

De belangrijkste parameters

Nu zijn er veel aanbiedingen op de markt voor de verkoop van ononderbroken stroomvoorzieningen voor huishoudelijk gebruik. Om hun doel correct te bepalen en geen fouten te maken bij de keuze, moet u eerst begrijpen op welke parameters u eerst moet letten.

Belangrijkste technische kenmerken

Het uitgangsvermogen van het apparaat bepaalt de maximaal toegestane waarde die het apparaat betrouwbaar aan de consument kan leveren. Het wordt gemeten in volt-ampère (VA). Voor het gemak van gebruikers wordt deze waarde vaak gegeven en in watt.

Om de belasting van apparaten te meten, kunt u een ampèremeter gebruiken of deze berekenen met behulp van de meetwaarden van een meter die in het appartement is geïnstalleerd.

Het elektriciteitsverbruik kunt u meten met een huishoudelijke ampèremeter (wattmeter) met stopcontact. Het aangesloten apparaat moet in de modus voor maximaal verbruik worden gezet

Bij het bepalen van het werkelijke vermogen van een computer moet u zich niet laten leiden door de classificatie van de voeding, aangezien deze altijd met reserve wordt gekocht.

Als u geen ampèremeter heeft, moet u het volgende doen:

1. Koppel alle circuits in het paneel los, behalve degene die de computer van stroom voorziet.
2. Schakel alle apparaten in dit circuit uit.
3. Zet de computer aan en voer er een typisch programma op uit (bijvoorbeeld een video van YouTube).
4. Wacht tot de meter de waarde van een tiende kilowatt verandert.
5. Tijd tot de volgende verandering.

Gemiddeld stroomverbruik (P, watt) voor deze periode (T, minuten) kan worden berekend met de formule:

P = 100 * (60 / ton)

Het volgende belangrijke kenmerk is de levensduur van de batterij. Deze indicator is afhankelijk van de belasting die de UPS op dat moment ervaart. Bij het maximaal toegestane vermogen werken de batterijen van een huishoudelijk apparaat 1-3 minuten. En om de helft - veel langer (tot 10 minuten).

De grafiek van de afhankelijkheid van de levensduur van de batterij van de gemiddelde belasting laat zien dat deze afhankelijkheid niet-lineair is. Dit komt door de manier waarop de batterijen worden ontladen.

Dit leidt tot twee conclusies:

• tijdens een stroomstoring is het noodzakelijk om de belasting die door de apparaten wordt verbruikt zoveel mogelijk te verminderen;
• Het is raadzaam om een ​​UPS aan te schaffen met een vermogen dat het berekende vermogen met minimaal 30% overschrijdt.

Het ingangsspanningsbereik toont de minimaal en maximaal toegestane netwerkspanning waarbij de accu's niet van stroom worden voorzien. In de regel zijn alle UPS'en bestand tegen een bereik van 180-260 V.

Sommige fabrikanten hebben zeer goede (reclame)indicatoren, de lagere waarde is bijvoorbeeld 110 V. Hier moet je ervoor zorgen dat deze cijfers specifiek voor de maximale belasting worden genomen, en niet voor de helft.

Een andere belangrijke technische indicator is het geluidsniveau. UPS'en die zijn gemaakt met lijninteractieve of online technologie genereren veel warmte, dus installeren fabrikanten er ventilatoren op. Als de koelers goedkoop zijn, zullen ze na verloop van tijd geluid maken, wat ongewenst is voor een woonruimte.

Interface en installatie

Het uiterlijk van blokken kan zeer divers zijn. Ze hebben meestal een klassieke rechthoekige vorm, met indicatoren of een display aan de voorkant en stroomaansluitingen aan de achterkant. Hun aantal is niet zo belangrijk, omdat op de uitgang een verlengsnoer met een T-stuk kan worden aangesloten.Dit is op geen enkele manier in tegenspraak met het UPS-concept.

Het model kan een LCD-display hebben, dat de situatie met de voeding van aangesloten apparaten weergeeft: beschikbaarheid van stroom, aantal verbruikers, batterijlading, enz.

Het displaysysteem verlaagt de kosten van apparatuur. Bovendien is het praktischer. Als u parameters wilt weten, hebben veel modellen de functie om verbinding te maken met een computer

Om de voedingsparameters, de staat van de UPS-batterijen en de werking ervan te achterhalen, kunt u deze op een computer aansluiten. Voor veel modellen is deze functie geïmplementeerd en is software ontwikkeld.

Er zijn drie hoofdtypen interfaces:

• USB. De meest voorkomende verbinding tussen een computer en een UPS.
• RS-232 (COM-poort). Zelden aanwezig in huishoudelijke modellen.
• Ethernet-10/100. Het wordt gebruikt voor afstandsbediening van een ononderbroken stroomvoorziening.

De software voor het verkrijgen van kenmerken uit de UPS en het beheer ervan is niet alleen ontwikkeld voor verschillende versies van Windows. Zo heeft de bekende fabrikant Powercom een ​​Android-versie van de software waarmee je op afstand de stroomstatus kunt monitoren en indien nodig de werking van de onderbrekingsvrije stroomvoorziening kunt aanpassen.

Met de software kunt u de belangrijkste kenmerken van het elektrische netwerk bewaken, zoals ingangs- en uitgangsspanning en frequentie. U kunt ook de batterijlading en de apparaattemperatuur achterhalen

Ononderbroken stroomvoorzieningen worden in de nabijheid van beschermde elektriciteitsverbruikers geplaatst. Ze worden meestal op de vloer of op planken geplaatst. Sommige modellen zijn uitgerust met bevestigingsmiddelen waarmee ze aan de muur kunnen worden gemonteerd.

Kwaliteit van de uitgangsstroom

Ononderbroken stroomvoorzieningen moeten stroom van voldoende kwaliteit leveren.Bij werking op batterijen is de omvormer hiervoor verantwoordelijk, en in het geval van netstroom moeten de probleemgebieden worden geëgaliseerd door filters en een stabilisator. Interferentie die optreedt in een elektrisch circuit heeft verschillende oorzaken en gevolgen voor de elektronica. Daarom moet deze kwestie ook zorgvuldig worden onderzocht.

Netwerkinterferentie en bescherming

Alle moderne UPS'en zijn uitgerust met bescherming tegen problemen die verband houden met de apparaten die worden onderhouden. Als de totale belasting het maximaal toelaatbare overschrijdt of als er kortsluiting optreedt, schakelt de ononderbroken stroomvoorziening de stroom onmiddellijk uit.

Interferentie in het netwerk kan worden onderverdeeld in frequentie en puls. De eerste zijn niet zo gevaarlijk, vooral niet voor computer- of tv-voedingen die wisselstroom omzetten in gelijkstroom. Dit laatste kan problemen veroorzaken met eventuele elektronica.

Daarom zijn de meeste UPS'en uitgerust met overspannings- en harmonische bescherming met behulp van varistoren en hoogfrequente filters.

Het verwijderen van interferentie op de lijn gebeurt in twee fasen. Eerst onderbreken varistoren hoogfrequente pulsen, en vervolgens strijkt het filter kleine sprongen glad

Het probleem van het verschijnen van hoogspanningspulsen is niet alleen typerend voor stroomkabels, maar ook voor datatransmissienetwerken - computer of telefoon. Ze kunnen optreden als gevolg van blootstelling aan atmosferische elektriciteit, defecten aan nabijgelegen bedrading, elektrische interferentie en andere redenen.

Veel fabrikanten produceren modellen met de mogelijkheid om een ​​lokaal netwerk te beschermen. Hiervoor heeft de UPS er twee RJ-45-connector - één voor binnenkomst en één voor uitgang. Het signaal passeert een filter dat spanningspieken onderdrukt. Voor telefoonlijnen is het systeem hetzelfde, alleen de connectoren zijn in RJ-11-formaat.

Laag- en hoogspanning

Spanningsaanpassing vindt plaats met behulp van een automatische spanningsregelaar (AVR), waarvan het belangrijkste element een autotransformator is. Het principe van de werking ervan is gebaseerd op het veranderen van het aantal windingen van een van de wikkelingen, waardoor de spanning verandert in de richting van het verhogen of verlagen van de waarde ervan.

Door de aanwezigheid van AVR in de UPS kunt u niet elke keer de autonome modus inschakelen als de spanning iets afwijkt van de standaardwaarden. Dit verlengt de levensduur van de batterij aanzienlijk.

Professionele multimeters zoals de CEM DT 9909 zijn in staat de spanningswaarde langdurig te registreren. Het gebruik van een dergelijk apparaat kan helpen bij het kiezen van een stabilisator of UPS

Volgens GOST 29322-2014 is een spanningsafwijking van 10 procent van de referentiewaarde toegestaan ​​gedurende een periode van niet meer dan 1 uur. Alle moderne UPS'en met regelaars kunnen met dergelijke schommelingen omgaan.

Uitvoerzuiverheid

Het type uitgangssignaal is afhankelijk van het model van de omvormer die in de ononderbroken stroomvoorziening is geïnstalleerd. Idealiter zou de AC-spanningsgolfvorm een ​​sinusgolf moeten zijn. Maar na conversie via een omvormer krijgt het een getrapte vorm.

Hoe groter het aantal stappen in de momentane spanning versus tijd-curve, hoe beter de kwaliteit van de wisselstroom. Voor sommige apparaten is dit belangrijk

Voor apparatuur die asynchrone elektromotoren bevat (koelkast, airconditioning), transformatorvoedingen (hoogwaardige audioapparatuur), APFC-voedingen (servers en krachtige computercomputers) heb je een zuivere of goed benaderde sinusgolf nodig.

Geen enkele omvormer, en dus geen enkele UPS, produceert een zuivere sinusgolf, ongeacht wat fabrikanten van apparatuur in reclamebrochures schrijven. De benadering van het uitgangssignaal met een sinusoïde wordt beoordeeld aan de hand van de totale harmonische vervorming (THD).

De signaaluitvoer van het apparaat kan als sinusoïdaal worden beschouwd bij een THD<5%. Voor sommige modellen, zoals IMV NetPro 2000, bedraagt ​​dit cijfer slechts 2%.

Regels voor het gebruik van UPS

Wanneer u een ononderbroken stroomvoorziening aanschaft om back-upstroom te organiseren, moet u weten met welke apparaten deze kan worden gebruikt. Soms kun je niet rondkomen met alleen een UPS en dan moet je extra maatregelen nemen om je woning van elektriciteit te voorzien.

Huishoudelijke apparaten aansluiten

Computers, modems, routers, video- en audioapparatuur zijn typische apparaten voor thuis of op kantoor waarop ononderbroken stroomvoorzieningen zijn aangesloten. Als deze techniek gewone schakelende voedingen bevat, is het voldoende om relatief goedkope modellen aan te schaffen die geen zuivere sinusgolf produceren.

Moderne modellen zijn compact en hebben een aantrekkelijk ontwerp dat harmonieus met andere apparatuur in het interieur van een woonkamer past.

Het is ook niet nodig om dure producten voor verlichting aan te schaffen. Het belangrijkste hier is om het maximale vermogen en de levensduur van de batterij correct te berekenen.

Bij frequente storingen is het probleem van ongepland ontdooien van koelkasten en voedselbederf relevant. Bij het beschermen van dergelijke apparatuur met asynchrone motoren zijn UPS'en met een complexer ontwerp nodig, omdat een "puur" sinusvormig signaal vereist is.

Bovendien moet rekening worden gehouden met de aanwezigheid van startstromen die optreden bij het starten van de motor.Vereenvoudigd voor koelapparatuur, kan hun waarde worden bepaald door de vermogenswaarde met 5 te vermenigvuldigen.

Als de keuken bijvoorbeeld een koelkast heeft met een totaal vermogen van 300 W (bij opstarten - 1500 W) en een vriezer van 200 W (bij opstarten - 1000 W), dan heb je een voeding nodig met een zuivere sinusgolf en een maximaal vermogen van minimaal 1700 W. Deze waarde werd verkregen voor het geval dat de vriezer werkt en op dit moment de koelkast is ingeschakeld. De gelijktijdige start van beide motoren is onwaarschijnlijk, en een dergelijke UPS is bestand tegen een piek van 2,7 kW van één seconde.

Een online-type unit met een maximaal vermogen van 2000 W kan ongeveer een half uur werken met een totaal verbruik van 500 W. Omdat de koelmodus ongeveer 5 minuten duurt, is de ononderbroken stroomvoorziening gegarandeerd voldoende voor 6 starts van beide apparaten.

In particuliere huizen en cottages is het ook belangrijk om een ​​UPS te gebruiken ter ondersteuning van een verwarmingssysteem met geforceerde circulatie. Pompen hebben ook een schone sinus nodig

Ononderbroken stroomvoorzieningssystemen worden ook actief gebruikt voor werk verwarmingsketels op gas. Gezien de kosten van de aangesloten apparatuur mag u in dit geval niet bezuinigen op de kwaliteit van de UPS.

Back-up en extra voeding

Voor veel huishoudelijke apparaten is het onmogelijk om een ​​goedkope UPS te selecteren, omdat er bij een lange periode van autonome werking een aanzienlijk maximaal vermogen nodig is. Wasmachines, elektrische ovens en gedistribueerde airconditioningsystemen verbruiken veel elektriciteit.

Tijdens een stroomstoring kun je deze apparaten uiteraard wel missen. Dit is aan te raden als dergelijke onderbrekingen zelden en van korte duur voorkomen.Maar als er wordt besloten om krachtige consumenten van autonome stroom te voorzien, is het beter om een ​​benzine- of dieselgenerator te gebruiken. Om ze snel te starten als er geen spanning is, wordt een automatisch overdrachtssysteem (ATS) gebruikt.

Als je een extra stroombron hebt, is een UPS toch de moeite waard om te gebruiken, tenminste voor computers. Het is onmogelijk om een ​​onmiddellijke start van de generator en herstel van de stroomvoorziening te bereiken.

Stabilisatie van lage spanning

Het probleem van laagspanning is relevant voor installaties die zijn aangesloten op oude of energiezuinige elektrische netwerken. Als deze situatie zich voortdurend voordoet, is het beter om de invoer te gebruiken stabilisator.

Als er een stabilisator aanwezig is, wordt de spanning van het interne netwerk op standaardwaarden gebracht. Dit heeft ook gevolgen voor apparaten die niet op de UPS zijn aangesloten.

Wanneer de spanning wordt verlaagd, neemt de stroom die door het interne netwerk vloeit toe. Stel dat het totale vermogen van de op de UPS aangesloten verbruikers bijvoorbeeld 1,5 kW is en de geleverde spanning 190 V.

Dan door De wet van Ohm:

• I₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – stroom in het circuit tot aan de UPS zonder stabilisator;
• I₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – stroomsterkte in het circuit tot aan de UPS met stabilisator.

Een intra-house netwerk zonder stabilisator zal dus een verhoogde belasting ervaren, waarmee mogelijk geen rekening is gehouden bij het kiezen van de bedradingsdoorsnede.

Daarom is het bij een constante lage spanning beter om een ​​stabilisator te installeren. In dit geval zal de belasting van de UPS-autotransformator minder zijn, wat de levensduur ervan verlengt. Bovendien kunt u, rekening houdend met de spanningsvereffening, goedkopere ononderbroken voedingen aanschaffen.

Ononderbroken stroomvoorziening voor gelijkstroomverbruikers

Voor sommige apparaten is het noodzakelijk om een ​​ononderbroken stroomvoorziening met DC 12, 24 of 48 V te voorzien. Een UPS van dit type is ook te koop. Hun markeringen bevatten de afkorting “DC”. Er bestaan ​​ook units met een voedingsspanning van 60, 110 of 220 V, maar deze worden gebruikt in de industrie of de energiesector.

Het verschil tussen DC-ononderbroken voedingen in de interne structuur van klassieke modellen is de afwezigheid van een omvormer. De accu's zijn rechtstreeks op de uitgang aangesloten via een contactor met een stroombegrenzende meetshunt om een ​​onaanvaardbare diepe ontlading van de accu's te voorkomen.

Soms kan er een stabiliserende omvormer aan de uitgang aanwezig zijn als de door de UPS gevoede apparaten gevoelig zijn voor kleine spanningsschommelingen.

Samen met spanningsomvormers kan een 48 W DC UPS een videobewakingssysteem met een omtrek van maximaal 1 km van stroom voorzien

Deze back-upvoedingen worden gebruikt om de volgende huishoudelijke apparaten met gelijkstroomvoeding te beschermen:

• CCTV-systemen en veiligheid;
• allerlei sensoren (lekkage, rook, brand, beweging, etc.);
• verlichtingssystemen;
• telecommunicatieapparatuur;
• communicatie systemen;
• componenten van het besturingssysteem "Slim huis".

Veel DC-UPS's hebben de mogelijkheid om externe batterijen aan te sluiten. In dit geval kan de autonome werking van de apparaten die ze bedienen erg lang duren.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Kort over de belangrijkste kenmerken van huishoudelijke UPS:

De verscheidenheid aan UPS-typen en hun kenmerken is een gevolg van de verschillende gebruiksomstandigheden: het vermogen en het type aangesloten apparaten, parameters en typische problemen van een bepaald elektrisch netwerk.Een ononderbroken stroomvoorziening is meestal niet het duurste onderdeel van het systeem, maar de stabiliteit van de werking ervan hangt ervan af. Daarom moet u de bedrijfsomstandigheden bepalen en het model zorgvuldig selecteren.

Heeft u nog vragen over het onderwerp van het artikel? Of kunt u dit materiaal aanvullen met interessante informatie over UPS? Schrijf uw opmerkingen, stel vragen en deel uw ervaringen in het onderstaande blok.