Nguồn điện liên tục: mục đích và đặc điểm hoạt động của UPS gia đình
Để duy trì chức năng của thiết bị trong thời gian mạng bị lỗi, nguồn điện liên tục được sử dụng.Tùy thuộc vào loại người tiêu dùng được phục vụ và thông số công suất, bạn cần chọn các mô hình khác nhau. Những thiết bị này đang có nhu cầu nên việc mua một bản sao có các đặc điểm cần thiết là không khó.
Nhưng trước khi mua, bạn cần phải tự mình tìm hiểu các tính năng của nó và không giao phó vấn đề này cho những người quản lý quan tâm đến việc bán hàng.
Trong tài liệu này, chúng ta sẽ xem xét các tính năng thiết kế và vận hành của UPS, đồng thời nói về các quy tắc sử dụng nó.
Nội dung của bài viết:
Mạch UPS AC
Đối với nhu cầu trong nước, các thiết bị cung cấp điện liên tục được sử dụng, kết nối với mạng 220 V một pha, có thể cung cấp cho người tiêu dùng cần cùng điện áp trong một thời gian khi không có điện.
Ngoài ra còn có các UPS được kết nối với đầu vào của mạng ba pha và đầu ra là 380 V hoặc 220 V. Tuy nhiên, chúng đắt tiền và được sử dụng khi cần lấy nguồn điện tự trị từ 10 kVA A, vốn không cần thiết cho nhu cầu trong nước.
UPS AC gia dụng được chia thành các loại sau theo sơ đồ vận hành của chúng:
- sao lưu (ngoại tuyến);
- tương tác (tuyến tính-tương tác);
- chuyển đổi kép (trực tuyến).
Chúng khác nhau về chất lượng của điện áp đầu ra và giá cả.Loại rẻ nhất là loại dự phòng, loại đắt nhất là loại chuyển đổi kép.
Để chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, bộ chỉnh lưu được sử dụng trong bộ sạc. Và quá trình chuyển đổi ngược lại xảy ra bằng cách sử dụng biến tần.
Trong các hệ thống cung cấp điện liên tục, rơle cơ điện thông thường thường được lắp đặt để chuyển mạch từ mạng sang pin. Nếu bộ phận này có chất lượng cao thì tài nguyên của nó đủ cho toàn bộ hoạt động của UPS. Nhưng thông thường nhất, khi một khối bị hỏng, vấn đề nằm chính ở phần tử cấu trúc này.
Ổn định điện áp cũng có trong nhiều thiết bị gia dụng, vì vậy nếu độ lệch không đáng kể thì việc mua một mô hình tương tác tuyến tính đắt tiền hơn cũng chẳng ích gì.
Sự hiện diện của máy biến áp thường buộc nhà sản xuất phải sử dụng phương pháp làm mát cưỡng bức, đó là lý do tại sao các UPS như vậy được trang bị bộ làm mát. Chúng phát ra tiếng ồn có cường độ tương đương với hoạt động của một đơn vị hệ thống máy tính.
Các thiết bị chuyển đổi kép phức tạp và đắt tiền nhất cũng có hiệu suất thấp nhất. Điện bị mất thành nhiệt mà thiết bị phát ra. Vì vậy, việc sử dụng chúng phải hợp lý.
Ưu điểm đáng kể nhất của loại nguồn cung cấp điện liên tục này là phản ứng tức thời khi mất điện. Nhưng đối với hầu hết các thiết bị gia dụng thì điều này không quá quan trọng. Các máy tính tương tự thường được trang bị một UPS dự phòng hoặc UPS tương tác.
Các thông số quan trọng nhất
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều lời chào bán nguồn cung cấp điện liên tục cho hộ gia đình. Để xác định chính xác mục đích của mình và không phạm sai lầm khi lựa chọn, bạn cần hiểu rõ những thông số nào bạn nên chú ý trước tiên.
Đặc điểm kỹ thuật chính
Công suất đầu ra của thiết bị xác định giá trị tối đa cho phép mà thiết bị có thể cung cấp cho người tiêu dùng một cách đáng tin cậy. Nó được đo bằng volt-ampe (VA). Để thuận tiện cho người sử dụng, giá trị này thường được đưa ra và tính bằng watt.
Để đo tải của thiết bị, bạn có thể sử dụng ampe kế hoặc tính toán bằng cách sử dụng chỉ số của đồng hồ lắp trong căn hộ.
Khi xác định công suất thực của máy tính, bạn không nên bị hướng dẫn bởi xếp hạng của nguồn điện, vì nó luôn được mua dự trữ.
Nếu bạn không có ampe kế thì bạn cần làm như sau:
- Ngắt kết nối tất cả các mạch trong bảng điều khiển ngoại trừ mạch cấp nguồn cho máy tính.
- Tắt tất cả các thiết bị trong mạch này.
- Bật máy tính và chạy một chương trình thông thường trên đó (ví dụ: video từ YouTube).
- Đợi cho đến khi đồng hồ thay đổi giá trị một phần mười kilowatt.
- Thời gian cho đến lần thay đổi tiếp theo.
Mức tiêu thụ điện năng trung bình (P, watt) trong khoảng thời gian này (t, phút) có thể được tính bằng công thức:
P = 100 * (60/t)
Đặc điểm quan trọng tiếp theo là thời lượng pin. Chỉ báo này phụ thuộc vào tải mà UPS đang trải qua tại thời điểm đó. Ở mức công suất tối đa cho phép, pin của thiết bị gia dụng hoạt động trong 1-3 phút. Và ở mức một nửa - lâu hơn nhiều (tối đa 10 phút).
Điều này dẫn đến hai kết luận:
- khi mất điện, cần giảm tải cho các thiết bị tiêu thụ càng nhiều càng tốt;
- Nên mua một UPS có công suất vượt quá công suất tính toán ít nhất 30%.
Dải điện áp đầu vào hiển thị điện áp mạng tối thiểu và tối đa cho phép mà tại đó nguồn điện sẽ không được chuyển sang pin. Theo quy định, tất cả các UPS đều có thể chịu được phạm vi điện áp 180-260 V.
Một số nhà sản xuất có các chỉ số (quảng cáo) rất tốt, chẳng hạn như giá trị thấp hơn là 110 V. Ở đây bạn cần đảm bảo rằng những con số này được lấy riêng cho tải tối đa chứ không phải cho một nửa.
Một chỉ số kỹ thuật quan trọng khác là độ ồn. Các UPS được sản xuất bằng công nghệ tương tác trực tuyến hoặc trực tuyến tạo ra rất nhiều nhiệt, vì vậy các nhà sản xuất phải lắp quạt trên chúng. Nếu máy làm mát rẻ tiền, theo thời gian chúng sẽ phát ra tiếng ồn, điều này không tốt cho không gian sống.
Giao diện và thiết lập
Sự xuất hiện của các khối có thể rất đa dạng. Chúng thường có hình chữ nhật cổ điển, có đèn báo hoặc màn hình ở mặt trước và đầu nối nguồn ở mặt sau. Số lượng của chúng không quá quan trọng vì dây nối dài có đầu nối có thể được kết nối với đầu ra.Điều này sẽ không mâu thuẫn với khái niệm UPS dưới bất kỳ hình thức nào.
Kiểu máy có thể có màn hình LCD, màn hình này sẽ hiển thị tình huống cung cấp các thiết bị được kết nối: nguồn điện sẵn có, số lượng người tiêu dùng, mức sạc pin, v.v.
Để tìm hiểu các thông số nguồn điện, tình trạng của pin UPS và cách thức hoạt động của nó, bạn có thể kết nối nó với máy tính. Đối với nhiều kiểu máy, chức năng này đã được triển khai và phần mềm đã được phát triển.
Có ba loại giao diện chính:
- USB. Kết nối phổ biến nhất giữa máy tính và UPS.
- RS-232 (cổng COM). Hiếm khi có mặt trong các mô hình hộ gia đình.
- Ethernet 10/100. Nó được sử dụng để điều khiển từ xa nguồn điện liên tục.
Phần mềm để lấy các đặc tính từ UPS và quản lý nó không chỉ được phát triển cho các phiên bản Windows khác nhau. Ví dụ: nhà sản xuất nổi tiếng Powercom có phiên bản phần mềm Android cho phép bạn theo dõi từ xa trạng thái nguồn và nếu cần, điều chỉnh hoạt động của nguồn điện liên tục.
Nguồn cung cấp điện liên tục được đặt gần với người tiêu dùng điện được bảo vệ. Chúng thường được đặt trên sàn hoặc trên kệ. Một số mô hình được trang bị ốc vít cho phép chúng được gắn trên tường.
Chất lượng dòng điện đầu ra
Nguồn cung cấp điện liên tục phải cung cấp dòng điện có chất lượng phù hợp.Khi hoạt động bằng pin, biến tần chịu trách nhiệm về việc này và trong trường hợp sử dụng nguồn điện lưới, các khu vực có vấn đề cần được giải quyết bằng bộ lọc và bộ ổn định. Sự can thiệp xảy ra trong mạch điện có nguồn gốc và hậu quả khác nhau đối với thiết bị điện tử. Vì vậy, vấn đề này cũng cần được xem xét kỹ lưỡng.
Can thiệp và bảo vệ mạng
Tất cả các UPS hiện đại đều được trang bị khả năng bảo vệ chống lại các sự cố liên quan đến thiết bị đang được bảo trì. Nếu tổng tải vượt quá mức tối đa cho phép hoặc xảy ra đoản mạch, nguồn điện liên tục sẽ tắt nguồn ngay lập tức.
Nhiễu trong mạng có thể được chia thành tần số và xung. Loại thứ nhất không quá nguy hiểm, đặc biệt đối với các bộ nguồn máy tính hoặc TV chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Loại thứ hai có thể gây ra vấn đề với bất kỳ thiết bị điện tử nào.
Do đó, hầu hết các UPS đều được trang bị khả năng chống sét lan truyền và sóng hài bằng cách sử dụng các biến trở và bộ lọc tần số cao.
Vấn đề xuất hiện các xung điện áp cao không chỉ điển hình đối với cáp điện mà còn đối với mạng truyền dữ liệu - máy tính hoặc điện thoại. Chúng có thể xảy ra do tiếp xúc với điện trong khí quyển, sự cố của hệ thống dây điện gần đó, nhiễu điện và các lý do khác.
Nhiều nhà sản xuất sản xuất các mô hình có khả năng bảo vệ mạng cục bộ. Đối với điều này, UPS có hai Đầu nối RJ-45 - một cho lối vào và một cho lối ra. Tín hiệu đi qua bộ lọc ngăn chặn sự tăng điện áp. Đối với đường dây điện thoại, hệ thống cũng tương tự, chỉ có các đầu nối là dạng RJ-11.
Điện áp thấp và cao
Việc điều chỉnh điện áp xảy ra bằng cách sử dụng bộ điều chỉnh điện áp tự động (AVR), bộ phận chính của nó là máy biến áp tự ngẫu. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trên việc thay đổi số vòng dây của một trong các cuộn dây, do đó điện áp thay đổi theo hướng tăng hoặc giảm giá trị của nó.
Sự hiện diện của AVR trong UPS cho phép bạn không bật chế độ tự động mỗi lần nếu điện áp hơi lệch so với giá trị tiêu chuẩn. Điều này làm tăng đáng kể tuổi thọ pin.
Theo GOST 29322-2014, độ lệch điện áp 10 phần trăm so với giá trị tham chiếu được phép trong khoảng thời gian không quá 1 giờ. Tất cả các UPS hiện đại có bộ điều chỉnh đều có thể đối phó với những biến động như vậy.
Độ tinh khiết đầu ra
Loại tín hiệu đầu ra phụ thuộc vào kiểu biến tần được lắp đặt trong nguồn điện liên tục. Lý tưởng nhất là dạng sóng điện áp xoay chiều phải là sóng hình sin. Nhưng sau khi chuyển đổi thông qua một biến tần, nó sẽ chuyển sang dạng từng bước.
Đối với thiết bị chứa động cơ điện không đồng bộ (tủ lạnh, điều hòa không khí), nguồn điện biến áp (thiết bị âm thanh chất lượng cao), nguồn điện APFC (máy chủ và máy tính mạnh mẽ), bạn cần có sóng hình sin thuần túy hoặc gần đúng.
Không một biến tần nào, và do đó, bất kỳ UPS nào, đều tạo ra sóng hình sin thuần túy, bất kể nhà sản xuất thiết bị viết gì trong tài liệu quảng cáo. Sự gần đúng của tín hiệu đầu ra đối với hình sin được đánh giá thông qua tổng độ méo hài (THD).
Tín hiệu đầu ra từ thiết bị có thể được coi là hình sin ở mức THD<5%. Đối với một số model, chẳng hạn như IMV NetPro 2000, con số này chỉ là 2%.
Quy tắc sử dụng UPS
Khi mua một bộ nguồn liên tục để tổ chức nguồn điện dự phòng, bạn cần hiểu nó có thể được sử dụng với những thiết bị nào. Đôi khi không thể duy trì hoạt động chỉ với một UPS và khi đó bạn cần thực hiện các biện pháp bổ sung để cung cấp điện cho ngôi nhà của mình.
Kết nối các thiết bị gia dụng
Máy tính, modem, bộ định tuyến, thiết bị video và âm thanh là những thiết bị gia đình hoặc văn phòng điển hình được kết nối với nguồn điện liên tục. Nếu kỹ thuật này bao gồm các bộ nguồn chuyển mạch thông thường, thì chỉ cần mua những mẫu tương đối rẻ không tạo ra sóng hình sin thuần túy là đủ.
Cũng không cần phải mua những sản phẩm đắt tiền để chiếu sáng. Điều chính ở đây là tính toán chính xác công suất và thời lượng pin tối đa.
Với tình trạng mất điện thường xuyên, vấn đề rã đông tủ lạnh ngoài kế hoạch và hư hỏng thực phẩm là có liên quan. Khi bảo vệ các thiết bị như vậy bằng động cơ không đồng bộ, sẽ cần đến các UPS có thiết kế phức tạp hơn vì sẽ cần có tín hiệu hình sin “thuần túy”.
Ngoài ra, cần tính đến sự hiện diện của dòng điện khởi động phát sinh khi khởi động động cơ.Đơn giản hóa cho thiết bị làm lạnh, giá trị của chúng có thể được xác định bằng cách nhân giá trị công suất với 5.
Ví dụ: nếu nhà bếp có tủ lạnh có tổng công suất 300 W (khi khởi động - 1500 W) và tủ đông ở 200 W (khi khởi động - 1000 W), thì bạn cần một nguồn điện có sóng hình sin thuần túy và công suất tối đa ít nhất là 1700 W. Giá trị này đạt được trong trường hợp tủ đông đang hoạt động và tại thời điểm này tủ lạnh được bật. Khả năng khởi động đồng thời của cả hai động cơ là khó xảy ra và UPS như vậy sẽ chịu được mức tăng 2,7 kW trong một giây.
Một thiết bị loại trực tuyến có công suất tối đa 2000 W có thể hoạt động trong khoảng nửa giờ với tổng mức tiêu thụ là 500 W. Vì chế độ làm mát mất khoảng 5 phút nên nguồn điện liên tục được đảm bảo đủ cho 6 lần khởi động của cả hai thiết bị.
Hệ thống cung cấp điện liên tục cũng được sử dụng tích cực cho công việc nồi hơi đốt gas. Xem xét chi phí của thiết bị được kết nối, bạn không nên tiết kiệm chất lượng của UPS trong trường hợp này.
Nguồn điện dự phòng và bổ sung
Đối với nhiều thiết bị gia dụng, không thể chọn một UPS rẻ tiền vì sẽ cần công suất tối đa đáng kể khi hoạt động tự chủ trong thời gian dài. Máy giặt, lò nướng điện và hệ thống điều hòa không khí phân phối tiêu thụ rất nhiều điện.
Tất nhiên, bạn có thể làm mà không cần những thiết bị này trong thời gian mất điện. Điều này được khuyến khích nếu sự gián đoạn như vậy hiếm khi xảy ra và trong thời gian ngắn.Nhưng nếu quyết định cung cấp cho người tiêu dùng quyền lực sức mạnh tự chủ, thì tốt hơn là sử dụng máy phát điện chạy xăng hoặc diesel. Để nhanh chóng khởi động chúng khi không có điện áp, hệ thống chuyển tự động (ATS) được sử dụng.
Nếu bạn có nguồn điện bổ sung thì UPS vẫn đáng sử dụng, ít nhất là đối với máy tính. Không thể khởi động máy phát điện ngay lập tức và khôi phục nguồn điện.
Ổn định điện áp thấp
Vấn đề điện áp thấp có liên quan đến các cơ sở kết nối với mạng điện cũ hoặc công suất thấp. Nếu tình trạng này xảy ra liên tục thì tốt hơn nên sử dụng đầu vào chất ổn định.
Khi điện áp giảm, dòng điện chạy qua mạng nội bộ tăng lên. Ví dụ: giả sử tổng công suất của người tiêu dùng kết nối với UPS là 1,5 kW và điện áp cung cấp là 190 V.
Sau đó bởi Định luật Ohm:
- TÔI1 = 1500/190 = 7,9 A – dòng điện trong mạch lên UPS không có bộ ổn định;
- TÔI2 = 1500/220 = 6,8 A – cường độ dòng điện trong mạch tới UPS có bộ ổn định.
Do đó, mạng nội bộ không có bộ ổn định sẽ chịu tải tăng lên, điều này có thể không được tính đến khi chọn mặt cắt dây.
Vì vậy, với điện áp thấp không đổi, tốt hơn hết bạn nên lắp đặt bộ ổn áp. Trong trường hợp này, tải trên máy biến áp tự động UPS sẽ ít hơn, điều này sẽ kéo dài tuổi thọ của nó. Ngoài ra, có tính đến việc cân bằng điện áp, bạn có thể mua nguồn cung cấp điện liên tục rẻ hơn.
Cung cấp điện liên tục cho người tiêu dùng DC
Đối với một số thiết bị, cần phải cung cấp nguồn điện liên tục với DC 12, 24 hoặc 48 V. UPS loại này cũng được bán. Dấu hiệu của họ có chữ viết tắt “DC”. Các thiết bị có nguồn điện áp 60, 110 hoặc 220 V cũng tồn tại, nhưng chúng được sử dụng trong công nghiệp hoặc năng lượng.
Sự khác biệt giữa các nguồn cung cấp điện liên tục DC trong cấu trúc bên trong so với các mẫu cổ điển là không có bộ biến tần. Pin được kết nối trực tiếp với đầu ra thông qua một công tắc tơ có shunt đo giới hạn dòng điện để ngăn pin xả sâu quá mức không thể chấp nhận được.
Đôi khi có thể có bộ chuyển đổi ổn định ở đầu ra nếu các thiết bị được cấp nguồn bởi UPS nhạy cảm với những dao động điện áp nhỏ.
Các bộ nguồn dự phòng này được sử dụng để bảo vệ các thiết bị gia dụng dùng nguồn DC sau:
- hệ thống camera quan sát và an ninh;
- tất cả các loại cảm biến (rò rỉ, khói, cháy, chuyển động, v.v.);
- hệ thống chiếu sáng;
- thiết bị viễn thông;
- hệ thống giao tiếp;
- thành phần hệ thống điều khiển "ngôi nhà thông minh".
Nhiều UPS DC có tùy chọn kết nối pin bên ngoài. Trong trường hợp này, hoạt động tự chủ của các thiết bị mà chúng phục vụ có thể rất lâu.
Kết luận và video hữu ích về chủ đề này
Tóm tắt về các đặc điểm chính của UPS gia dụng:
Sự đa dạng của các loại UPS và đặc điểm của chúng là hệ quả của các điều kiện sử dụng khác nhau: nguồn điện và loại thiết bị được kết nối, các thông số và các sự cố điển hình của một mạng điện cụ thể.Nguồn cung cấp điện liên tục thường không phải là yếu tố đắt tiền nhất trong hệ thống, nhưng độ ổn định khi hoạt động của nó phụ thuộc vào nó. Do đó, bạn cần xác định các điều kiện hoạt động và lựa chọn cẩn thận mô hình.
Bạn vẫn còn thắc mắc về chủ đề của bài viết? Hoặc bạn có thể bổ sung tài liệu này những thông tin thú vị về UPS không? Vui lòng viết bình luận, đặt câu hỏi và chia sẻ trải nghiệm của bạn trong khối bên dưới.
