Avbruddsfri strømforsyning: formål og spesifikasjoner for driften av en husholdnings-UPS

For å opprettholde funksjonaliteten til enhetene under nettverksfeil, brukes en avbruddsfri strømforsyning.Avhengig av typen forbrukere som serveres og strømparametere, må du velge forskjellige modeller. Disse enhetene er etterspurt, så det er ikke vanskelig å kjøpe en kopi med de nødvendige egenskapene.

Men før du kjøper, må du forstå funksjonene selv, og ikke stole på dette problemet til ledere som er interessert i salg.

I dette materialet vil vi se på design- og driftsfunksjonene til UPS, og også snakke om reglene for bruken.

AC UPS-kretser

For husbehov brukes avbruddsfri strømforsyningsenheter koblet til et enfaset 220 V-nettverk, som kan forsyne forbrukere som krever samme spenning i noen tid i fravær av elektrisitet.

Det er også UPS-er som er koblet til inngangen til et trefasenettverk, og utgangen er enten 380 V eller 220 V. De er imidlertid dyre, de brukes når det er nødvendig å få autonom strøm fra 10 kVA A, som ikke er nødvendig for husholdningsbehov.

Husholdnings AC UPS-er er delt inn i følgende typer i henhold til driftsskjemaet:

• backup (frakoblet);
• interaktiv (lineær-interaktiv);
• dobbel konvertering (online).

De er forskjellige i kvaliteten på utgangsspenningen og prisen.De billigste er standby, og de dyreste er doble konverteringer.

Den enkleste reservestrømdesignen involverer et svitsjerelé og passiv filtrering for å undertrykke interferens.

For å konvertere vekselstrøm til likestrøm brukes en likeretter i laderen. Og den omvendte transformasjonen skjer ved hjelp av en omformer.

I avbruddsfri strømforsyningssystemer er vanlige elektromekaniske releer vanligvis installert for å bytte kretsen fra nettverket til batteriet. Hvis denne delen er av høy kvalitet, er ressursen nok for hele driften av UPSen. Men oftest, når en blokk bryter sammen, ligger problemet nettopp i dette strukturelle elementet.

Den interaktive kretsen skiller seg fra reservekretsen i nærvær av en spenningsstabilisator. Den er utformet som en typisk autotransformator med direkte tilkoblede viklinger

Spenningsstabilisering er også tilstede i mange husholdningsapparater, så hvis avvikene er ubetydelige, er det ingen vits i å kjøpe en dyrere lineær-interaktiv modell.

Tilstedeværelsen av en transformator tvinger ofte produsenten til å bruke tvungen kjøling, og det er derfor slike UPS-er er utstyrt med kjølere. De avgir støy som i intensitet kan sammenlignes med driften av en datasystemenhet.

I et nettbasert opplegg drives omformeren kontinuerlig fra batterier. Derfor, hvis et strømbrudd oppstår, er byttetiden til reservestrøm null

De mest komplekse og kostbare dobbeltkonverteringsenhetene har også den laveste effektiviteten. Elektrisitet går tapt til varme, som enheten avgir. Derfor må bruken deres begrunnes.

Den viktigste fordelen med denne typen avbruddsfri strømforsyning er den umiddelbare responsen på et strømbrudd. Men for de fleste husholdningsapparater er dette ikke så viktig. De samme datamaskinene er vanligvis utstyrt med en backup eller interaktiv UPS.

De viktigste parametrene

Nå er det mange tilbud på markedet for salg av husholdningsavbruddsfri strømforsyning. For å bestemme formålet riktig og ikke gjøre en feil med valget, må du forstå hvilke parametere du bør ta hensyn til først.

De viktigste tekniske egenskapene

Utgangseffekten til enheten bestemmer den maksimalt tillatte verdien som enheten pålitelig kan gi til forbrukeren. Det måles i volt-ampere (VA). For brukerens bekvemmelighet er denne verdien ofte gitt og i watt.

For å måle belastningen på enheter, kan du enten bruke et amperemeter eller beregne det ved å bruke avlesningene til en måler installert i leiligheten.

Du kan måle strømforbruket ved hjelp av et husholdnings amperemeter (wattmåler) med stikkontakt. Den tilkoblede enheten må byttes til maksimal forbruksmodus

Når du bestemmer den virkelige kraften til en datamaskin, bør du ikke bli veiledet av vurderingen til strømforsyningen, siden den alltid kjøpes med en reserve.

Hvis du ikke har et amperemeter, må du gjøre følgende:

1. Koble fra alle kretser i panelet bortsett fra den som driver datamaskinen.
2. Slå av alle enheter i denne kretsen.
3. Slå på datamaskinen og kjør et typisk program på den (for eksempel en video fra YouTube).
4. Vent til måleren endrer verdien på en tiendedel av en kilowatt.
5. Tid til neste endring.

Gjennomsnittlig strømforbruk (P, watt) for denne perioden (t, minutter) kan beregnes ved hjelp av formelen:

P = 100 * (60 / t)

Den neste viktige egenskapen er batterilevetiden. Denne indikatoren avhenger av belastningen som UPS-en opplever i det øyeblikket. Ved maksimalt tillatt effekt fungerer batteriene til en husholdningsenhet i 1-3 minutter. Og på halvparten - mye lenger (opptil 10 minutter).

Grafen over batterilevetidens avhengighet av gjennomsnittlig belastning viser at denne avhengigheten er ikke-lineær. Dette er på grunn av måten batteriene er utladet.

Dette fører til to konklusjoner:

• under et strømbrudd er det nødvendig å redusere belastningen som forbrukes av enhetene så mye som mulig;
• Det anbefales å kjøpe en UPS med en effekt som overstiger den beregnede med minst 30 %.

Inngangsspenningsområdet viser minimum og maksimum tillatt nettverksspenning som strøm ikke vil bli slått på til batteriene. Som regel tåler alle UPS-er en rekkevidde på 180-260 V.

Noen produsenter har veldig gode (reklame) indikatorer, for eksempel er den nedre verdien 110 V. Her må du sørge for at disse tallene er tatt spesifikt for maksimal belastning, og ikke for halvparten.

En annen viktig teknisk indikator er støynivået. UPS-er laget ved hjelp av linjeinteraktiv eller nettbasert teknologi genererer mye varme, så produsenter installerer vifter på dem. Hvis kjølerne er billige, vil de over tid lage en lyd, noe som er uønsket for et boareal.

Grensesnitt og oppsett

Utseendet til blokker kan være veldig mangfoldig. De har vanligvis en klassisk rektangulær form, med indikatorer eller et display på forsiden, og strømkontakter på baksiden. Antallet deres er ikke så viktig, siden en skjøteledning med en tee kan kobles til utgangen.Dette vil ikke motsi UPS-konseptet på noen måte.

Modellen kan ha en LCD-skjerm, som viser situasjonen med tilførsel av tilkoblede enheter: tilgjengelighet av strøm, antall forbrukere, batterilading, etc.

Displaysystemet reduserer kostnadene for utstyr. I tillegg er det mer praktisk. Hvis du trenger å vite noen parametere, har mange modeller funksjonen til å koble til en datamaskin

For å finne ut strømforsyningsparametrene, tilstanden til UPS-batteriene og hvordan den fungerer, kan du koble den til en datamaskin. For mange modeller er denne funksjonen implementert og programvare er utviklet.

Det er tre hovedtyper grensesnitt:

• USB. Den vanligste forbindelsen mellom en datamaskin og en UPS.
• RS-232 (COM-port). Sjelden til stede i husholdningsmodeller.
• Ethernet 10/100. Den brukes til fjernstyring av avbruddsfri strømforsyning.

Programvaren for å hente egenskaper fra UPSen og dens administrasjon er utviklet ikke bare for ulike versjoner av Windows. For eksempel har den kjente produsenten Powercom en Android-versjon av programvaren som lar deg fjernovervåke strømstatusen og om nødvendig justere driften av den avbruddsfrie strømforsyningen.

Programvaren lar deg overvåke hovedkarakteristikkene til det elektriske nettverket, for eksempel inngangs- og utgangsspenning, frekvens. Du kan også finne ut batterilading og enhetstemperatur

Avbruddsfri strømforsyning er plassert i umiddelbar nærhet av beskyttede strømforbrukere. De er vanligvis plassert på gulvet eller i hyller. Noen modeller er utstyrt med festemidler som gjør at de kan monteres på vegger.

Kvaliteten på utgangsstrømmen

Avbruddsfri strømforsyning må gi strøm av tilstrekkelig kvalitet.Ved drift på batterier er omformeren ansvarlig for dette, og ved nettstrøm bør problemområdene jevnes ut med filtre og stabilisator. Interferens som oppstår i en elektrisk krets har ulik opprinnelse og konsekvenser for elektronikk. Derfor må dette problemet også undersøkes nøye.

Nettverksinterferens og beskyttelse

Alle moderne UPS-er er utstyrt med beskyttelse mot problemer knyttet til enhetene som betjenes. Hvis den totale belastningen overstiger maksimalt tillatt eller det oppstår en kortslutning, vil den avbruddsfrie strømforsyningen umiddelbart slå av strømmen.

Interferens i nettverket kan deles inn i frekvens og puls. Førstnevnte er ikke så farlige, spesielt for datamaskin- eller TV-strømforsyninger som konverterer vekselstrøm til likestrøm. Sistnevnte kan forårsake problemer med all elektronikk.

Derfor er de fleste UPS-er utstyrt med overspennings- og harmonisk beskyttelse ved bruk av varistorer og høyfrekvente filtre.

Fjerning av interferens på linjen skjer i to trinn. Først kutter varistorer av høyfrekvente pulser, og deretter jevner filteret ut små hopp

Problemet med utseendet til høyspentpulser er typisk ikke bare for strømkabler, men også for dataoverføringsnettverk - datamaskin eller telefon. De kan oppstå på grunn av eksponering for atmosfærisk elektrisitet, sammenbrudd av nærliggende ledninger, elektrisk interferens og andre årsaker.

Mange produsenter produserer modeller med muligheten til å beskytte et lokalt nettverk. For dette har UPSen to RJ-45-kontakt - en for inngang og en for utgang. Signalet går gjennom et filter som undertrykker spenningsstøt. For telefonlinjer er systemet det samme, kun kontaktene er i RJ-11-format.

Lav og høy spenning

Spenningsjustering skjer ved hjelp av en automatisk spenningsregulator (AVR), hvis hovedelement er en autotransformator. Prinsippet for driften er basert på å endre antall omdreininger til en av viklingene, som et resultat av at spenningen endres mot å øke eller redusere verdien.

Tilstedeværelsen av AVR i UPS-en lar deg ikke slå på den autonome modusen hver gang hvis spenningen avviker litt fra standardverdiene. Dette øker batterilevetiden betraktelig.

Profesjonelle multimetre som CEM DT 9909 er i stand til å registrere spenningsverdien i lang tid. Bruken av en slik enhet kan hjelpe med å velge en stabilisator eller UPS

I henhold til GOST 29322-2014 er et spenningsavvik på 10 prosent fra referanseverdien tillatt i en periode på ikke mer enn 1 time. Alle moderne UPS-er med regulatorer takler slike svingninger.

Utgangsrenhet

Typen av utgangssignal avhenger av modellen til omformeren som er installert i avbruddsfri strømforsyning. Ideelt sett bør AC-spenningsbølgeformen være en sinusbølge. Men etter konvertering gjennom en omformer, får den en trinnvis form.

Jo større antall trinn i den momentane spenning- versus tid-kurven, desto bedre er kvaliteten på vekselstrømmen. Dette er viktig for enkelte enheter

For utstyr som inneholder asynkrone elektriske motorer (kjøleskap, klimaanlegg), transformatorstrømforsyninger (lydutstyr av høy kvalitet), APFC-strømforsyninger (servere og kraftige datamaskiner) trenger du en ren eller godt tilnærmet sinusbølge.

Ikke en eneste inverter, og derfor en hvilken som helst UPS, produserer en ren sinusbølge, uansett hva utstyrsprodusenter skriver i reklamebrosjyrer. Tilnærmingen av utgangssignalet til en sinusform vurderes gjennom total harmonisk forvrengning (THD).

Signalutgangen fra enheten kan betraktes som sinusformet ved THD<5%. For noen modeller, som IMV NetPro 2000, er dette tallet bare 2 %.

Regler for bruk av UPS

Når du kjøper en avbruddsfri strømforsyning for å organisere reservestrøm, må du forstå hvilke enheter den kan brukes med. Noen ganger er det umulig å klare seg med bare en UPS, og da må du ta ytterligere tiltak for å forsyne hjemmet ditt med strøm.

Koble til husholdningsapparater

Datamaskiner, modemer, rutere, video- og lydutstyr er typiske hjemme- eller kontorenheter som avbruddsfri strømforsyning er koblet til. Hvis denne teknikken inneholder vanlige byttestrømforsyninger, vil det være nok å kjøpe relativt billige modeller som ikke produserer en ren sinusbølge.

Moderne modeller er kompakte og har en attraktiv design som passer harmonisk med annet utstyr inn i det indre av en stue.

Det er heller ikke nødvendig å kjøpe dyre produkter for belysning. Det viktigste her er å beregne maksimal effekt og batterilevetid riktig.

Ved hyppige driftsstans er problemet med uplanlagt avriming av kjøleskap og matforfall relevant. Når du beskytter slikt utstyr med asynkrone motorer, vil det være behov for UPS-er med en mer kompleks design, siden et "rent" sinusformet signal vil være nødvendig.

I tillegg er det nødvendig å ta hensyn til tilstedeværelsen av startstrømmer som oppstår ved start av motoren.Forenklet for kjøleutstyr, kan verdien bestemmes ved å multiplisere effektverdien med 5.

Hvis for eksempel kjøkkenet har et kjøleskap med en total effekt på 300 W (ved oppstart - 1500 W) og en fryser på 200 W (ved oppstart - 1000 W), så trenger du en strømforsyning med ren sinusbølge og en maksimal effekt på minst 1700 W. Denne verdien ble oppnådd for tilfellet når fryseren fungerer, og på dette tidspunktet er kjøleskapet slått på. Samtidig start av begge motorene er usannsynlig, og en slik UPS vil tåle en bølge på ett sekund på 2,7 kW.

En nettbasert enhet med en maksimal effekt på 2000 W kan fungere i omtrent en halv time med et totalforbruk på 500 W. Siden kjølemodusen tar ca. 5 minutter, er den avbruddsfrie strømforsyningen garantert nok til 6 starter på begge enhetene.

I private hus og hytter er det også viktig å bruke en UPS for å støtte et varmesystem med tvungen sirkulasjon. Pumper trenger også ren sinus

Avbruddsfri strømforsyningssystemer brukes også aktivt til arbeid gass ​​varmekjeler. Med tanke på kostnadene for det tilkoblede utstyret, bør du ikke spare på kvaliteten på UPS-en i dette tilfellet.

Backup og ekstra strømforsyning

For mange husholdningsapparater er det umulig å velge en billig UPS, siden betydelig maksimal effekt vil være nødvendig med en lang periode med autonom drift. Vaskemaskiner, elektriske ovner og distribuerte klimaanlegg bruker mye strøm.

Du kan selvfølgelig klare deg uten disse enhetene under et strømbrudd. Dette er tilrådelig dersom slike avbrudd forekommer sjelden og i kort tid.Men hvis det tas en beslutning om å gi kraftige forbrukere autonom kraft, er det bedre å bruke en bensin- eller dieselgenerator. For raskt å starte dem i fravær av spenning, brukes et automatisk overføringssystem (ATS).

Hvis du har en ekstra strømkilde, er en UPS fortsatt verdt å bruke, i hvert fall for datamaskiner. Det er umulig å oppnå øyeblikkelig start av generatoren og gjenoppretting av strømforsyningen.

Lavspenningsstabilisering

Problemet med lavspenning er aktuelt for anlegg koblet til gamle eller laveffekts elektriske nettverk. Hvis denne situasjonen oppstår konstant, er det bedre å bruke input stabilisator.

Hvis det er en stabilisator, vil spenningen til det interne nettverket bringes til standardverdier. Dette vil også påvirke enheter som ikke er koblet til UPS-en.

Når spenningen reduseres, øker strømmen som flyter gjennom det interne nettverket. La for eksempel den totale effekten til forbrukere koblet til UPS-en være 1,5 kW, og den tilførte spenningen være 190 V.

Så ved Ohms lov:

• Jeg₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – strøm i kretsen opp til UPS uten stabilisator;
• Jeg₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – strømstyrke i kretsen opp til UPS med stabilisator.

Dermed vil et internt nettverk uten stabilisator oppleve økt belastning, som kanskje ikke er tatt hensyn til ved valg av ledningstverrsnitt.

Derfor, med en konstant lav spenning, er det bedre å installere en stabilisator. I dette tilfellet vil belastningen på UPS-autotransformatoren være mindre, noe som vil forlenge levetiden. I tillegg, med tanke på spenningsutjevning, kan du kjøpe billigere avbruddsfri strømforsyning.

Avbruddsfri strømforsyning til DC-forbrukere

For enkelte enheter er det nødvendig å sørge for uavbrutt strømforsyning med DC 12, 24 eller 48 V. En UPS av denne typen er også tilgjengelig for salg. Merkingene deres inneholder forkortelsen "DC". Enheter med spenningsforsyning på 60, ​​110 eller 220 V finnes også, men de brukes i industri eller energi.

Forskjellen mellom DC avbruddsfri strømforsyning i den interne strukturen fra klassiske modeller er fraværet av en omformer. Batteriene kobles direkte til utgangen gjennom en kontaktor med en strømbegrensende måleshunt for å hindre uakseptabel dyp utladning av batteriene.

Noen ganger kan det være en stabiliserende omformer ved utgangen hvis enhetene som drives av UPS-en er følsomme for små spenningssvingninger.

Sammen med spenningsomformere er en 48 W DC UPS i stand til å drive et videoovervåkingssystem med en omkrets på opptil 1 km

Disse reservestrømforsyningene brukes til å beskytte følgende likestrømsdrevne husholdningsutstyr:

• CCTV-systemer og sikkerhet;
• alle typer sensorer (lekkasje, røyk, brann, bevegelse, etc.);
• belysning systemer;
• telekommunikasjonsutstyr;
• kommunikasjonssystemer;
• komponenter i kontrollsystemet "smart hus".

Mange DC UPS-er har mulighet for å koble til eksterne batterier. I dette tilfellet kan den autonome funksjonen til enhetene de betjener være svært lang.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Kort om hovedkarakteristikkene til husholdnings-UPS:

Variasjonen av UPS-typer og deres egenskaper er en konsekvens av de forskjellige bruksforholdene: kraften og typen tilkoblede enheter, parametere og typiske problemer for et bestemt elektrisk nettverk.En avbruddsfri strømforsyning er vanligvis ikke det dyreste elementet i systemet, men stabiliteten i driften avhenger av det. Derfor må du bestemme driftsforholdene og velge modellen nøye.

Har du fortsatt spørsmål om emnet for artikkelen? Eller kan du supplere dette materialet med interessant informasjon om UPS? Skriv kommentarene dine, still spørsmål og del opplevelsen din i blokken nedenfor.