Avbrottsfri strömförsörjning: syfte och specifikationer för driften av en hushålls-UPS

För att upprätthålla funktionaliteten hos enheter under nätverksfel används en avbrottsfri strömförsörjning.Beroende på vilken typ av konsumenter som serveras och effektparametrar måste du välja olika modeller. Dessa enheter är efterfrågade, så det är inte svårt att köpa en kopia med de nödvändiga egenskaperna.

Men innan du köper måste du förstå dess funktioner själv och inte lita på den här frågan till chefer som är intresserade av försäljning.

I det här materialet kommer vi att titta på UPS:ens design och driftsfunktioner, och även prata om reglerna för dess användning.

AC UPS-kretsar

För husbehov används avbrottsfri strömförsörjningsanordningar, anslutna till ett enfas 220 V-nätverk, som kan försörja konsumenter som kräver samma spänning under en tid i frånvaro av elektricitet.

Det finns också UPS:er som är anslutna till ingången till ett trefasnät, och utgången är antingen 380 V eller 220 V. Men de är dyra, de används när det är nödvändigt att få autonom kraft från 10 kVA A, som inte krävs för hushållsbehov.

Hushålls AC UPS är indelade i följande typer enligt deras driftschema:

• backup (offline);
• interaktiv (linjär-interaktiv);
• dubbelkonvertering (online).

De skiljer sig åt i kvaliteten på utspänningen och priset.De billigaste är standby- och de dyraste är dubbelkonvertering.

Den enklaste reservkraftsdesignen innefattar ett kopplingsrelä och passiv filtrering för att undertrycka störningar.

För att omvandla växelström till likström används en likriktare i laddaren. Och den omvända transformationen sker med en växelriktare.

I avbrottsfri strömförsörjningssystem installeras vanligtvis vanliga elektromekaniska reläer för att koppla om kretsen från nätverket till batteriet. Om denna del är av hög kvalitet räcker dess resurs för hela driften av UPS. Men oftast, när ett block går sönder, ligger problemet just i detta strukturella element.

Den interaktiva kretsen skiljer sig från reservkretsen i närvaro av en spänningsstabilisator. Den är utformad som en typisk autotransformator med direktanslutna lindningar

Spänningsstabilisering finns också i många hushållsapparater, så om avvikelserna är obetydliga, är det ingen idé att köpa en dyrare linjär-interaktiv modell.

Närvaron av en transformator tvingar ofta tillverkaren att använda forcerad kylning, varför sådana UPS:er är utrustade med kylare. De avger brus som är jämförbart i intensitet med driften av en datorsystemenhet.

I ett onlineschema drivs växelriktaren kontinuerligt från batterier. Därför, om ett strömavbrott inträffar, är omkopplingstiden till reservkraft noll

De mest komplexa och dyra dubbelkonverteringsenheterna har också den lägsta effektiviteten. Elektricitet går förlorad till värme, som enheten avger. Därför måste deras användning motiveras.

Den viktigaste fördelen med denna typ av avbrottsfri strömförsörjning är det omedelbara svaret på ett strömavbrott. Men för de flesta hushållsapparater är detta inte så viktigt. Samma datorer är vanligtvis utrustade med en backup eller interaktiv UPS.

De viktigaste parametrarna

Nu finns det många erbjudanden på marknaden för försäljning av hushållsavbrottsfria nätaggregat. För att korrekt bestämma deras syfte och inte göra ett misstag med valet, måste du förstå vilka parametrar du bör vara uppmärksam på först.

Huvudsakliga tekniska egenskaper

Enhetens uteffekt bestämmer det maximalt tillåtna värdet som enheten på ett tillförlitligt sätt kan ge konsumenten. Den mäts i volt-ampere (VA). För användarnas bekvämlighet ges detta värde ofta och i watt.

För att mäta belastningen på enheter kan du antingen använda en amperemeter eller beräkna den med hjälp av avläsningarna från en mätare installerad i lägenheten.

Du kan mäta elförbrukningen med hjälp av en hushållsamperemeter (wattmätare) med uttag. Den anslutna enheten måste ställas om till maximalt förbrukningsläge

När du bestämmer den verkliga kraften hos en dator bör du inte vägledas av strömförsörjningens betyg, eftersom den alltid köps med en reserv.

Om du inte har en amperemeter måste du göra följande:

1. Koppla bort alla kretsar i panelen utom den som driver datorn.
2. Stäng av alla enheter i denna krets.
3. Slå på datorn och kör ett vanligt program på den (till exempel en video från YouTube).
4. Vänta tills mätaren ändrar värdet på en tiondels kilowatt.
5. Tid till nästa förändring.

Genomsnittlig strömförbrukning (P, watt) för denna period (t, minuter) kan beräknas med formeln:

P = 100 * (60/t)

Nästa viktiga egenskap är batteritiden. Denna indikator beror på belastningen som UPS:en upplever i det ögonblicket. Vid maximalt tillåten effekt fungerar batterierna i en hushållsapparat i 1-3 minuter. Och på hälften - mycket längre (upp till 10 minuter).

Grafen över beroendet av batterilivslängden på den genomsnittliga belastningen visar att detta beroende är olinjärt. Detta beror på hur batterierna laddas ur.

Detta leder till två slutsatser:

• under ett strömavbrott är det nödvändigt att minska belastningen som förbrukas av enheterna så mycket som möjligt;
• Det är tillrådligt att köpa en UPS med en effekt som överstiger den beräknade med minst 30 %.

Inspänningsområdet visar den lägsta och högsta tillåtna nätverksspänningen vid vilken ström inte kommer att kopplas om till batterierna. Som regel klarar alla UPS:er ett intervall på 180-260 V.

Vissa tillverkare har mycket bra (reklam) indikatorer, till exempel är det lägre värdet 110 V. Här måste du se till att dessa siffror tas specifikt för maximal belastning, och inte för hälften.

En annan viktig teknisk indikator är ljudnivån. UPS:er tillverkade med linjeinteraktiv eller onlineteknik genererar mycket värme, så tillverkare installerar fläktar på dem. Om kylarna är billiga, kommer de med tiden att göra ett ljud, vilket är oönskat för ett bostadsutrymme.

Gränssnitt och inställning

Utseendet på block kan vara mycket varierande. De har vanligtvis en klassisk rektangulär form, med indikatorer eller en display på framsidan och strömkontakter på baksidan. Deras nummer är inte så viktigt, eftersom en förlängningssladd med en tee kan anslutas till utgången.Detta kommer inte att motsäga UPS-konceptet på något sätt.

Modellen kan ha en LCD-skärm, som visar situationen med tillgången på anslutna enheter: tillgång på ström, antal konsumenter, batteriladdning, etc.

Displaysystemet minskar kostnaden för utrustning. Dessutom är det mer praktiskt. Om du behöver veta några parametrar har många modeller funktionen att ansluta till en dator

För att ta reda på strömförsörjningsparametrarna, UPS-batteriernas skick och hur det fungerar kan du ansluta den till en dator. För många modeller har denna funktion implementerats och mjukvara har utvecklats.

Det finns tre huvudtyper av gränssnitt:

• USB. Den vanligaste anslutningen mellan en dator och en UPS.
• RS-232 (COM-port). Finns sällan i hushållsmodeller.
• Ethernet 10/100. Den används för fjärrstyrning av avbrottsfri strömförsörjning.

Mjukvaran för att erhålla egenskaper från UPS och dess hantering är utvecklad inte bara för olika versioner av Windows. Till exempel har den välkända tillverkaren Powercom en Android-version av programvaran som gör att du kan fjärrövervaka strömstatusen och vid behov justera driften av den avbrottsfria strömförsörjningen.

Programvaran låter dig övervaka huvudegenskaperna hos det elektriska nätverket, såsom in- och utspänning, frekvens. Du kan också ta reda på batteriladdningen och enhetens temperatur

Avbrottsfri strömförsörjning placeras i nära anslutning till skyddade elkonsumenter. De placeras vanligtvis på golvet eller på hyllor. Vissa modeller är utrustade med fästelement som gör att de kan monteras på väggar.

Kvaliteten på utströmmen

Avbrottsfri strömförsörjning måste ge ström av adekvat kvalitet.Vid drift med batterier ansvarar omriktaren för detta, och vid nätström bör problemområdena jämnas ut med filter och stabilisator. Störningar som uppstår i en elektrisk krets har olika ursprung och konsekvenser för elektronik. Därför måste även denna fråga noggrant undersökas.

Nätverksstörningar och skydd

Alla moderna UPS:er är utrustade med skydd mot problem i samband med de enheter som servas. Om den totala belastningen överstiger det maximalt tillåtna eller en kortslutning inträffar, kommer den avbrottsfria strömförsörjningen omedelbart att stänga av strömmen.

Störningar i nätverket kan delas in i frekvens och puls. De förstnämnda är inte så farliga, speciellt för dator- eller tv-nätaggregat som omvandlar växelström till likström. Det senare kan orsaka problem med all elektronik.

Därför är de flesta UPS:er utrustade med överspännings- och övertonsskydd med varistorer och högfrekvensfilter.

Att ta bort störningar på linjen sker i två steg. Först klipper varistorer av högfrekventa pulser, och sedan jämnar filtret ut små hopp

Problemet med uppkomsten av högspänningspulser är typiskt inte bara för kraftkablar utan också för dataöverföringsnätverk - dator eller telefon. De kan uppstå på grund av exponering för atmosfärisk elektricitet, avbrott i närliggande ledningar, elektriska störningar och andra orsaker.

Många tillverkare producerar modeller med förmågan att skydda ett lokalt nätverk. För detta har UPS två RJ-45-kontakt - en för inträde och en för utgång. Signalen passerar genom ett filter som dämpar spänningsstötar. För telefonlinjer är systemet detsamma, endast kontakterna är i RJ-11-format.

Låg och hög spänning

Spänningsjustering sker med hjälp av en automatisk spänningsregulator (AVR), vars huvudelement är en autotransformator. Principen för dess funktion är baserad på att ändra antalet varv i en av lindningarna, som ett resultat av vilket spänningen ändras mot att öka eller minska dess värde.

Närvaron av AVR i UPS:en gör att du inte kan slå på det autonoma läget varje gång om spänningen avviker något från standardvärdena. Detta ökar batteritiden avsevärt.

Professionella multimetrar som CEM DT 9909 kan registrera spänningsvärdet under lång tid. Användningen av en sådan enhet kan hjälpa till att välja en stabilisator eller UPS

Enligt GOST 29322-2014 tillåts en spänningsavvikelse på 10 procent från referensvärdet under en period på högst 1 timme. Alla moderna UPS:er med regulatorer klarar sådana fluktuationer.

Utgångsrenhet

Typen av utsignal beror på modellen av växelriktaren som är installerad i avbrottsfri strömförsörjning. Idealiskt bör växelspänningsvågformen vara en sinusvåg. Men efter konvertering genom en växelriktare antar den en stegvis form.

Ju fler steg i den momentana spännings-mot tidskurvan, desto bättre är kvaliteten på växelströmmen. Detta är viktigt för vissa enheter

För utrustning som innehåller asynkrona elmotorer (kylskåp, luftkonditionering), transformatorströmförsörjning (ljudutrustning av hög kvalitet), APFC-strömförsörjning (servrar och kraftfulla datorer) behöver du en ren eller väl ungefärlig sinusvåg.

Inte en enda växelriktare, och därför någon UPS, producerar en ren sinusvåg, oavsett vilken utrustningstillverkare skriver i reklambroschyrer. Approximationen av utsignalen till en sinusform bedöms genom total harmonisk distorsion (THD).

Utsignalen från enheten kan anses sinusformad vid THD<5%. För vissa modeller, såsom IMV NetPro 2000, är ​​denna siffra endast 2 %.

Regler för användning av UPS

När du köper en avbrottsfri strömkälla för att organisera reservkraft måste du förstå vilka enheter den kan användas med. Ibland är det omöjligt att klara sig med enbart en UPS och då måste du vidta ytterligare åtgärder för att förse ditt hem med el.

Ansluta hushållsapparater

Datorer, modem, routrar, video- och ljudutrustning är typiska hem- eller kontorsenheter till vilka avbrottsfri strömförsörjning är ansluten. Om den här tekniken innehåller vanliga strömförsörjningar, kommer det att räcka med att köpa relativt billiga modeller som inte producerar en ren sinusvåg.

Moderna modeller är kompakta och har en attraktiv design som passar harmoniskt med annan utrustning i det inre av ett vardagsrum.

Det finns heller inget behov av att köpa dyra produkter för belysning. Det viktigaste här är att korrekt beräkna maximal effekt och batterilivslängd.

Med frekventa avbrott är problemet med oplanerad avfrostning av kylskåp och matförstöring relevant. Vid skydd av sådan utrustning med asynkronmotorer kommer UPS:er av en mer komplex design att behövas, eftersom en "ren" sinusformig signal kommer att krävas.

Dessutom är det nödvändigt att ta hänsyn till närvaron av startströmmar som uppstår vid start av motorn.Förenklat för kylutrustning kan deras värde bestämmas genom att multiplicera effektvärdet med 5.

Om till exempel köket har ett kylskåp med en total effekt på 300 W (vid uppstart - 1500 W) och en frys på 200 W (vid uppstart - 1000 W), så behöver du en strömförsörjning med ren sinusvåg och en maximal effekt på minst 1700 W. Detta värde erhölls för fallet när frysen fungerar och vid denna tidpunkt är kylen påslagen. Det är osannolikt att båda motorerna startas samtidigt, och en sådan UPS kommer att motstå en ökning på en sekund på 2,7 kW.

En enhet av onlinetyp med en maximal effekt på 2000 W kan fungera i ungefär en halvtimme med en total förbrukning på 500 W. Eftersom kylläget tar cirka 5 minuter räcker den avbrottsfria strömförsörjningen garanterat till 6 starter av båda enheterna.

I privata hus och stugor är det också viktigt att använda en UPS för att stödja ett värmesystem med forcerad cirkulation. Pumpar behöver också ren sinus

Avbrottsfri strömförsörjningssystem används också aktivt för arbete gasvärmepannor. Med tanke på kostnaden för den anslutna utrustningen bör du inte snåla med kvaliteten på UPS:en i det här fallet.

Backup och extra strömförsörjning

För många hushållsapparater är det omöjligt att välja en billig UPS, eftersom betydande maximal effekt kommer att krävas med en lång period av autonom drift. Tvättmaskiner, elektriska ugnar och distribuerade luftkonditioneringssystem förbrukar mycket elektricitet.

Du kan naturligtvis klara dig utan dessa enheter under ett strömavbrott. Detta är tillrådligt om sådana avbrott inträffar sällan och under en kort tid.Men om ett beslut fattas om att ge kraftfulla konsumenter autonom kraft, är det bättre att använda en bensin- eller dieselgenerator. För att snabbt starta dem i frånvaro av spänning används ett automatiskt överföringssystem (ATS).

Om du har en extra strömkälla är en UPS fortfarande värd att använda, åtminstone för datorer. Det är omöjligt att uppnå omedelbar start av generatorn och återställande av strömförsörjningen.

Lågspänningsstabilisering

Problemet med lågspänning är relevant för anläggningar anslutna till gamla elnät med låg effekt. Om denna situation uppstår konstant, är det bättre att använda ingången stabilisator.

Om det finns en stabilisator kommer spänningen i det interna nätverket att bringas till standardvärden. Detta kommer också att påverka enheter som inte är anslutna till UPS:en.

När spänningen sänks ökar strömmen som flyter genom det interna nätet. Låt till exempel den totala effekten för konsumenter som är anslutna till UPS:en vara 1,5 kW och den tillförda spänningen vara 190 V.

Sedan av Ohms lag:

• jag₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – ström i kretsen upp till UPS utan stabilisator;
• jag₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – strömstyrka i kretsen upp till UPS med stabilisator.

Således kommer ett internt nätverk utan stabilisator att uppleva ökad belastning, vilket kanske inte har tagits med i beräkningen vid val av ledningstvärsnitt.

Därför, med en konstant låg spänning, är det bättre att installera en stabilisator. I det här fallet kommer belastningen på UPS-autotransformatorn att vara mindre, vilket förlänger dess livslängd. Dessutom, med hänsyn till spänningsutjämning, kan du köpa billigare avbrottsfri strömförsörjning.

Avbrottsfri strömförsörjning till DC-förbrukare

För vissa enheter är det nödvändigt att tillhandahålla oavbruten strömförsörjning med DC 12, 24 eller 48 V. En UPS av denna typ finns också till försäljning. Deras markeringar innehåller förkortningen "DC". Det finns också aggregat med spänningsförsörjning 60, 110 eller 220 V, men de används inom industri eller energi.

Skillnaden mellan DC avbrottsfri strömförsörjning i den interna strukturen från klassiska modeller är frånvaron av en växelriktare. Batterierna kopplas direkt till utgången via en kontaktor med en strömbegränsande mätshunt för att förhindra oacceptabelt djupurladdning av batterierna.

Ibland kan det finnas en stabiliserande omvandlare vid utgången om enheterna som drivs av UPS:en är känsliga för små spänningsfluktuationer.

Tillsammans med spänningsomvandlare kan en 48 W DC UPS driva ett videoövervakningssystem med en omkrets på upp till 1 km

Dessa reservströmförsörjningar används för att skydda följande likströmsdrivna hushållsutrustning:

• CCTV-system och säkerhet;
• alla typer av sensorer (läckage, rök, brand, rörelse, etc.);
• belysningssystem;
• telekommunikationsanordningar;
• kommunikationssystem;
• styrsystemkomponenter "smart hus".

Många DC UPS-enheter har möjlighet att ansluta externa batterier. I det här fallet kan den autonoma funktionen för enheterna som de betjänar vara mycket lång.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Kort om de viktigaste egenskaperna hos hushålls-UPS:

Mångfalden av UPS-typer och deras egenskaper är en konsekvens av de olika villkoren för deras användning: kraften och typen av anslutna enheter, parametrar och typiska problem för ett visst elektriskt nätverk.En avbrottsfri strömförsörjning är vanligtvis inte det dyraste elementet i systemet, men stabiliteten i dess drift beror på det. Därför måste du bestämma driftsförhållandena och noggrant välja en modell.

Har du fortfarande frågor om ämnet för artikeln? Eller kan du komplettera detta material med intressant information om UPS? Skriv dina kommentarer, ställ frågor och dela dina erfarenheter i blocket nedan.