Nepertraukiamas maitinimas: buitinio UPS paskirtis ir veikimo specifika

Norint palaikyti įrenginių funkcionalumą tinklo gedimų metu, naudojamas nepertraukiamo maitinimo šaltinis.Atsižvelgiant į aptarnaujamų vartotojų tipą ir galios parametrus, reikia pasirinkti skirtingus modelius. Šie įrenginiai yra paklausūs, todėl įsigyti reikiamų charakteristikų kopiją nėra sunku.

Tačiau prieš pirkdami turite patys suprasti jo ypatybes, o ne pasitikėti šia problema vadybininkams, besidomintiems pardavimu.

Šioje medžiagoje apžvelgsime UPS dizainą ir veikimo ypatybes, taip pat kalbėsime apie jo naudojimo taisykles.

AC UPS grandinės

Buitinėms reikmėms naudojami nepertraukiamo maitinimo įrenginiai, prijungti prie vienfazio 220 V tinklo, kurie, nesant elektros, kurį laiką gali tiekti tos pačios įtampos reikalaujančius vartotojus.

Taip pat yra UPS, kurie prijungiami prie įėjimo į trifazį tinklą, o išėjimas yra arba 380 V, arba 220 V. Tačiau jie yra brangūs, naudojami, kai reikia gauti autonominę galią nuo 10 kVA A, kuri nereikalinga buitinėms reikmėms.

Buitiniai kintamosios srovės maitinimo šaltiniai pagal veikimo schemą skirstomi į šiuos tipus:

• atsarginė kopija (neprisijungus);
• interaktyvus (linijinis-interaktyvus);
• dviguba konversija (internete).

Jie skiriasi išėjimo įtampos kokybe ir kaina.Pigiausi yra budėjimo režimo, o brangiausi – dvigubos konversijos.

Paprasčiausias atsarginės energijos dizainas apima perjungimo relę ir pasyvų filtravimą, kad būtų slopinami trukdžiai.

Norint paversti kintamąją srovę į nuolatinę srovę, įkroviklyje naudojamas lygintuvas. Ir atvirkštinė transformacija vyksta naudojant keitiklį.

Nepertraukiamo maitinimo sistemose paprastai įrengiamos įprastos elektromechaninės relės, perjungiančios grandinę iš tinklo į akumuliatorių. Jei ši dalis yra aukštos kokybės, tada jos išteklių pakanka visam UPS darbui. Tačiau dažniausiai sugedus blokui problema slypi būtent šiame konstrukciniame elemente.

Interaktyvi grandinė skiriasi nuo atsarginės grandinės tuo, kad yra įtampos stabilizatorius. Jis sukurtas kaip tipiškas autotransformatorius su tiesiogiai prijungtomis apvijomis

Įtampos stabilizavimas yra ir daugelyje buitinių prietaisų, todėl jei nuokrypiai yra nežymūs, nėra prasmės pirkti brangesnį linijinį-interaktyvų modelį.

Transformatoriaus buvimas dažnai verčia gamintoją naudoti priverstinį aušinimą, todėl tokiuose UPS yra aušintuvai. Jie skleidžia triukšmą, kurio intensyvumas panašus į kompiuterio sistemos bloko veikimą.

Internetinėje schemoje keitiklis nuolat maitinamas iš baterijų. Todėl, jei nutrūksta maitinimas, perjungimo į atsarginį maitinimą laikas yra lygus nuliui

Sudėtingiausi ir brangiausi dvigubos konversijos įrenginiai taip pat turi mažiausią efektyvumą. Elektra prarandama šiluma, kurią prietaisas skleidžia. Todėl jų naudojimas turi būti pagrįstas.

Svarbiausias šio tipo nepertraukiamo maitinimo šaltinio privalumas yra momentinis atsakas į elektros energijos tiekimo nutraukimą. Tačiau daugumai buitinių prietaisų tai nėra taip svarbu. Tie patys kompiuteriai dažniausiai būna su atsarginiu arba interaktyviu UPS.

Svarbiausi parametrai

Dabar rinkoje yra daug pasiūlymų parduoti buitinius nepertraukiamo maitinimo šaltinius. Norėdami teisingai nustatyti jų paskirtį ir nesuklysti pasirinkdami, turite suprasti, į kokius parametrus pirmiausia turėtumėte atkreipti dėmesį.

Pagrindinės techninės charakteristikos

Įrenginio išėjimo galia lemia didžiausią leistiną vertę, kurią įrenginys gali patikimai pateikti vartotojui. Jis matuojamas voltais-amperais (VA). Vartotojų patogumui ši vertė dažnai suteikiama ir vatais.

Norėdami išmatuoti prietaisų apkrovą, galite naudoti ampermetrą arba apskaičiuoti jį pagal bute įrengto skaitiklio rodmenis.

Elektros suvartojimą galite išmatuoti buitiniu ampermetru (vatmetru) su kištukiniu lizdu. Prijungtas įrenginys turi būti perjungtas į maksimalaus vartojimo režimą

Nustatydami tikrąją kompiuterio galią, neturėtumėte vadovautis maitinimo šaltinio įvertinimu, nes jis visada perkamas su rezervu.

Jei neturite ampermetro, turite atlikti šiuos veiksmus:

1. Atjunkite visas skydelio grandines, išskyrus tą, kuri maitina kompiuterį.
2. Išjunkite visus šios grandinės įrenginius.
3. Įjunkite kompiuterį ir paleiskite jame įprastą programą (pavyzdžiui, vaizdo įrašą iš YouTube).
4. Palaukite, kol skaitiklis pakeis dešimtosios kilovato vertę.
5. Laikas iki kito pakeitimo.

Vidutinis energijos suvartojimas (P, vatų) šiam laikotarpiui (t, minutes) galima apskaičiuoti naudojant formulę:

P = 100 * (60 / t)

Kita svarbi savybė yra akumuliatoriaus veikimo laikas. Šis indikatorius priklauso nuo apkrovos, kurią tuo metu patiria UPS. Esant maksimaliai leistinai galiai, buitinio prietaiso baterijos veikia 1-3 minutes. O per pusę – daug ilgiau (iki 10 minučių).

Akumuliatoriaus veikimo trukmės priklausomybės nuo vidutinės apkrovos grafikas rodo, kad ši priklausomybė yra netiesinė. Taip yra dėl baterijų išsikrovimo būdo.

Tai leidžia daryti dvi išvadas:

• elektros energijos tiekimo nutraukimo metu būtina kiek įmanoma sumažinti įrenginių suvartojamą apkrovą;
• Patartina įsigyti UPS, kurio galia bent 30% viršija apskaičiuotąją.

Įvesties įtampos diapazonas rodo mažiausią ir didžiausią leistiną tinklo įtampą, kuriai esant baterijų maitinimas nebus perjungiamas. Paprastai visi UPS gali atlaikyti 180–260 V įtampą.

Kai kurie gamintojai turi labai gerus (reklaminius) rodiklius, pavyzdžiui, mažesnė reikšmė yra 110 V. Čia reikia įsitikinti, kad šie skaičiai paimti būtent maksimaliai apkrovai, o ne pusei.

Kitas svarbus techninis rodiklis – triukšmo lygis. UPS, pagaminti naudojant line-interactive arba internetinę technologiją, išskiria daug šilumos, todėl gamintojai juose montuoja ventiliatorius. Jei aušintuvai yra pigūs, laikui bėgant jie kels triukšmą, o tai nepageidautina gyvenamajai patalpai.

Sąsaja ir sąranka

Blokų išvaizda gali būti labai įvairi. Paprastai jie yra klasikinio stačiakampio formos, priekinėje pusėje yra indikatoriai arba ekranas, o galinėje pusėje yra maitinimo jungtys. Jų skaičius nėra toks svarbus, nes prie išvesties galima prijungti ilginamąjį laidą su trišakiu.Tai jokiu būdu neprieštaraus UPS koncepcijai.

Modelis gali turėti LCD ekraną, kuriame bus rodoma prijungtų įrenginių tiekimo situacija: galia, vartotojų skaičius, akumuliatoriaus įkrova ir kt.

Ekrano sistema sumažina įrangos kainą. Be to, tai praktiškesnė. Jei reikia žinoti kokius nors parametrus, daugelis modelių turi prisijungimo prie kompiuterio funkciją

Norėdami sužinoti maitinimo parametrus, UPS baterijų būklę ir kaip tai veikia, galite jį prijungti prie kompiuterio. Daugeliui modelių ši funkcija buvo įdiegta ir sukurta programinė įranga.

Yra trys pagrindiniai sąsajos tipai:

• USB. Labiausiai paplitęs ryšys tarp kompiuterio ir UPS.
• RS-232 (COM prievadas). Retai pasitaiko buitiniuose modeliuose.
• Ethernet 10/100. Jis naudojamas nuotoliniam nepertraukiamo maitinimo šaltinio valdymui.

Programinė įranga, skirta UPS charakteristikoms gauti ir jos valdymui, yra sukurta ne tik įvairioms „Windows“ versijoms. Pavyzdžiui, žinomas gamintojas Powercom turi Android programinės įrangos versiją, kuri leidžia nuotoliniu būdu stebėti maitinimo būseną ir prireikus reguliuoti nepertraukiamo maitinimo šaltinio veikimą.

Programinė įranga leidžia stebėti pagrindines elektros tinklo charakteristikas, tokias kaip įėjimo ir išėjimo įtampa, dažnis. Taip pat galite sužinoti akumuliatoriaus įkrovą ir įrenginio temperatūrą

Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai yra arti saugomų elektros vartotojų. Paprastai jie dedami ant grindų arba ant lentynų. Kai kuriuose modeliuose yra tvirtinimo detalės, kurios leidžia juos montuoti ant sienų.

Išėjimo srovės kokybė

Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai turi tiekti tinkamos kokybės srovę.Dirbant su baterijomis, už tai atsakingas inverteris, o maitinimo tinklo atveju problemines vietas turėtų išlyginti filtrai ir stabilizatorius. Trikdžiai, atsirandantys elektros grandinėje, turi skirtingą kilmę ir pasekmes elektronikai. Todėl šį klausimą taip pat reikia atidžiai išnagrinėti.

Tinklo trukdžiai ir apsauga

Visi šiuolaikiniai UPS yra aprūpinti apsauga nuo problemų, susijusių su aptarnaujamais įrenginiais. Jei bendra apkrova viršija didžiausią leistiną arba įvyksta trumpasis jungimas, nepertraukiamo maitinimo šaltinis iš karto išjungs maitinimą.

Trikdžiai tinkle gali būti skirstomi į dažnį ir impulsą. Pirmieji nėra tokie pavojingi, ypač kompiuterių ar televizorių maitinimo šaltiniams, kurie kintamąją srovę paverčia nuolatine. Pastaroji gali sukelti problemų su bet kokia elektronika.

Todėl dauguma UPS yra aprūpinti apsauga nuo viršįtampių ir harmonikų naudojant varistorius ir aukšto dažnio filtrus.

Trikdžiai linijoje pašalinami dviem etapais. Pirma, varistoriai nutraukia aukšto dažnio impulsus, o tada filtras išlygina mažus šuolius

Aukštos įtampos impulsų atsiradimo problema būdinga ne tik maitinimo kabeliams, bet ir duomenų perdavimo tinklams – kompiuteriui ar telefonui. Jie gali atsirasti dėl atmosferos elektros poveikio, netoliese esančių laidų gedimų, elektros trukdžių ir kitų priežasčių.

Daugelis gamintojų gamina modelius su galimybe apsaugoti vietinį tinklą. Tam UPS turi du RJ-45 jungtis - vienas įvažiavimui ir vienas išvažiavimui. Signalas praeina per filtrą, kuris slopina įtampos šuolių. Telefono linijoms sistema ta pati, tik jungtys yra RJ-11 formato.

Žema ir aukšta įtampa

Įtampos reguliavimas vyksta naudojant automatinį įtampos reguliatorių (AVR), kurio pagrindinis elementas yra autotransformatorius. Jo veikimo principas pagrįstas vienos iš apvijų apsisukimų skaičiaus keitimu, dėl kurio įtampa kinta jos vertės didėjimo arba sumažėjimo link.

AVR buvimas UPS leidžia kiekvieną kartą neįjungti autonominio režimo, jei įtampa šiek tiek nukrypsta nuo standartinių verčių. Tai žymiai padidina baterijos veikimo laiką.

Profesionalūs multimetrai, tokie kaip CEM DT 9909, gali įrašyti įtampos vertę ilgą laiką. Tokio įrenginio naudojimas gali padėti pasirinkti stabilizatorių arba UPS

Pagal GOST 29322-2014, 10 procentų įtampos nuokrypis nuo pamatinės vertės leidžiamas ne ilgiau kaip 1 valandą. Visi šiuolaikiniai UPS su reguliatoriais susidoroja su tokiais svyravimais.

Išvesties grynumas

Išėjimo signalo tipas priklauso nuo nepertraukiamo maitinimo šaltinyje sumontuoto keitiklio modelio. Idealiu atveju kintamosios srovės įtampos bangos forma turėtų būti sinusinė. Tačiau po konvertavimo per keitiklį jis įgauna laiptuotą formą.

Kuo didesnis momentinės įtampos ir laiko kreivės žingsnių skaičius, tuo geresnė kintamosios srovės kokybė. Tai svarbu kai kuriems įrenginiams

Įrangai, kurioje yra asinchroniniai elektros varikliai (šaldytuvas, oro kondicionierius), transformatoriniai maitinimo šaltiniai (aukštos kokybės garso įranga), APFC maitinimo šaltiniai (serveriai ir galingi skaičiavimo kompiuteriai), reikia grynos arba gerai apytikslės sinusinės bangos.

Ne vienas inverteris, taigi ir bet kuris UPS, nesukuria grynos sinusinės bangos, kad ir ką įrangos gamintojai rašytų reklaminiuose lankstinukuose. Išvesties signalo aproksimacija sinusoidui įvertinama pagal bendrą harmoninį iškraipymą (THD).

Signalo išvestis iš įrenginio gali būti laikoma sinusine, kai THD <5%. Kai kuriuose modeliuose, pavyzdžiui, IMV NetPro 2000, šis skaičius yra tik 2%.

UPS naudojimo taisyklės

Įsigydami nepertraukiamo maitinimo šaltinį, kad galėtumėte organizuoti atsarginį maitinimą, turite suprasti, su kokiais įrenginiais jis gali būti naudojamas. Kartais neįmanoma išsiversti tik su UPS ir tuomet reikia imtis papildomų priemonių aprūpinti namus elektra.

Buitinės technikos pajungimas

Kompiuteriai, modemai, maršrutizatoriai, vaizdo ir garso įranga yra tipiški namų ar biuro įrenginiai, prie kurių jungiami nepertraukiamo maitinimo šaltiniai. Jei šioje technikoje yra įprastų perjungiamųjų maitinimo šaltinių, pakaks įsigyti palyginti pigius modelius, kurie nesukuria grynos sinusinės bangos.

Šiuolaikiniai modeliai yra kompaktiški ir patrauklaus dizaino, kuris harmoningai dera su kita įranga svetainės interjere.

Taip pat nereikia pirkti brangių gaminių apšvietimui. Čia svarbiausia teisingai apskaičiuoti maksimalią galią ir akumuliatoriaus veikimo laiką.

Esant dažniems gedimams, aktuali neplanuoto šaldytuvų atšildymo ir maisto gedimo problema. Apsaugant tokią įrangą asinchroniniais varikliais, reikės sudėtingesnės konstrukcijos UPS, nes reikės „gryno“ sinusoidinio signalo.

Be to, būtina atsižvelgti į paleidimo sroves, kurios atsiranda paleidžiant variklį.Supaprastinta šaldymo įrangai, jų vertę galima nustatyti galios reikšmę padauginus iš 5.

Jei, pavyzdžiui, virtuvėje yra šaldytuvas, kurio bendra galia yra 300 W (paleidimo metu - 1500 W) ir šaldiklis 200 W (paleidimo metu - 1000 W), tada jums reikia maitinimo šaltinio su gryna sinusine banga ir maksimali galia ne mažesnė kaip 1700 W. Ši vertė buvo gauta tuo atveju, kai šaldiklis veikia, o šiuo metu įjungtas šaldytuvas. Vienu metu abiejų variklių paleidimas mažai tikėtinas, o toks UPS atlaikys vienos sekundės 2,7 kW viršįtampią.

Internetinio tipo įrenginys, kurio didžiausia galia yra 2000 W, gali veikti apie pusvalandį, sunaudodamas 500 W. Kadangi aušinimo režimas trunka apie 5 minutes, nepertraukiamo maitinimo šaltinio garantuotai užteks 6 abiejų įrenginių paleidimams.

Privačiuose namuose ir kotedžuose taip pat svarbu naudoti UPS, kad būtų palaikoma šildymo sistema su priverstine cirkuliacija. Siurbliams taip pat reikia švaraus sinuso

Darbui aktyviai naudojamos ir nepertraukiamo maitinimo sistemos dujiniai šildymo katilai. Atsižvelgiant į prijungtos įrangos kainą, šiuo atveju neturėtumėte taupyti UPS kokybės.

Atsarginis ir papildomas maitinimo šaltinis

Daugeliui buitinių prietaisų neįmanoma pasirinkti nebrangaus UPS, nes ilgai autonomiškai veikiant reikės didelės maksimalios galios. Skalbimo mašinos, elektrinės orkaitės, paskirstytos oro kondicionavimo sistemos sunaudoja daug elektros energijos.

Žinoma, dingus elektrai, galite apsieiti ir be šių įrenginių. Tai patartina daryti, jei tokie pertrūkiai pasitaiko retai ir trumpam.Bet jei priimamas sprendimas aprūpinti galingus vartotojus autonomine galia, tada geriau naudoti benzininį arba dyzelinį generatorių. Norint greitai juos paleisti, kai nėra įtampos, naudojama automatinė perdavimo sistema (ATS).

Jei turite papildomą maitinimo šaltinį, UPS vis tiek verta naudoti, bent jau kompiuteriams. Neįmanoma akimirksniu paleisti generatorių ir atkurti maitinimo šaltinį.

Žemos įtampos stabilizavimas

Žemos įtampos problema aktuali objektams, prijungtiems prie senų ar mažos galios elektros tinklų. Jei tokia situacija kartojasi nuolat, geriau naudoti įvestį stabilizatorius.

Jei yra stabilizatorius, namo vidaus tinklo įtampa bus nustatyta iki standartinių verčių. Tai taip pat turės įtakos įrenginiams, kurie nėra prijungti prie UPS.

Sumažinus įtampą, didėja srovė, tekanti namo viduje. Pavyzdžiui, tegul bendra vartotojų, prijungtų prie UPS, galia yra 1,5 kW, o tiekiama įtampa - 190 V.

Tada iki Omo dėsnis:

• aš₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – srovė grandinėje iki UPS be stabilizatoriaus;
• aš₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – srovės stipris grandinėje iki UPS su stabilizatoriumi.

Taigi, vidinis tinklas be stabilizatoriaus patirs padidintą apkrovą, į kurią galbūt nebuvo atsižvelgta renkantis laidų skerspjūvį.

Todėl esant nuolatinei žemai įtampai, geriau įdiegti stabilizatorių. Tokiu atveju UPS autotransformatoriaus apkrova bus mažesnė, o tai prailgins jo tarnavimo laiką. Be to, atsižvelgiant į įtampos išlyginimą, galite įsigyti pigesnių nepertraukiamo maitinimo šaltinių.

Nepertraukiamas maitinimo šaltinis nuolatinės srovės vartotojams

Kai kuriems įrenginiams būtina užtikrinti nepertraukiamą 12, 24 arba 48 V nuolatinės srovės maitinimą. Parduodama ir tokio tipo UPS. Jų žymėjimuose yra santrumpa „DC“. Taip pat yra įrenginių, kurių įtampa yra 60, 110 arba 220 V, tačiau jie naudojami pramonėje arba energetikoje.

Skirtumas tarp nuolatinės srovės nepertraukiamo maitinimo šaltinių vidinėje struktūroje nuo klasikinių modelių yra keitiklio nebuvimas. Akumuliatoriai yra tiesiogiai prijungti prie išvesties per kontaktorių su srovę ribojančiu matavimo šuntu, kad būtų išvengta nepriimtinai gilaus baterijų iškrovimo.

Kartais išvestyje gali būti stabilizuojantis keitiklis, jei UPS maitinami įrenginiai yra jautrūs nedideliems įtampos svyravimams.

Kartu su įtampos keitikliais 48 W DC UPS gali maitinti vaizdo stebėjimo sistemą, kurios perimetras yra iki 1 km.

Šie atsarginiai maitinimo šaltiniai naudojami toliau nurodytai nuolatinės srovės maitinimo buitinei įrangai apsaugoti:

• CCTV sistemos ir saugumas;
• visų rūšių jutikliai (nutekėjimas, dūmai, ugnis, judėjimas ir kt.);
• apšvietimo sistemos;
• telekomunikacijų įrenginiai;
• ryšių sistemos;
• valdymo sistemos komponentai "protingas namas".

Daugelis nuolatinės srovės UPS turi galimybę prijungti išorines baterijas. Tokiu atveju jų aptarnaujamų įrenginių autonominis veikimas gali būti labai ilgas.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Trumpai apie pagrindines buitinio UPS charakteristikas:

UPS tipų ir jų charakteristikų įvairovė yra skirtingų jų naudojimo sąlygų: prijungtų įrenginių galios ir tipo, parametrų ir tipinių konkretaus elektros tinklo problemų pasekmė.Nepertraukiamo maitinimo šaltinis dažniausiai nėra pats brangiausias sistemos elementas, tačiau nuo jo priklauso jo veikimo stabilumas. Todėl turite nustatyti veikimo sąlygas ir atidžiai pasirinkti modelį.

Vis dar turite klausimų apie straipsnio temą? Ar galite papildyti šią medžiagą įdomia informacija apie UPS? Rašykite savo komentarus, užduokite klausimus ir pasidalykite patirtimi žemiau esančiame bloke.