Záložní zdroj: účel a specifika provozu domácí UPS

Pro zachování funkčnosti zařízení při výpadcích sítě je použit nepřerušitelný zdroj napájení.V závislosti na typu obsluhovaných spotřebičů a parametrech výkonu je třeba vybrat různé modely. Tato zařízení jsou žádaná, takže zakoupení kopie s požadovanými vlastnostmi není obtížné.

Před nákupem však musíte sami porozumět jeho vlastnostem a nedůvěřovat tomuto problému manažerům se zájmem o prodej.

V tomto materiálu se podíváme na design a provozní vlastnosti UPS a také na pravidla pro jeho použití.

Obvody AC UPS

Pro domácí potřeby se používají zařízení pro nepřerušitelné napájení, připojená k jednofázové síti 220 V, která dokážou napájet spotřebitele vyžadující stejné napětí po určitou dobu v nepřítomnosti elektřiny.

Existují i ​​UPS, které se připojují na vstup do třífázové sítě a na výstupu je buď 380 V nebo 220 V. Jsou však drahé, používají se při nutnosti získat autonomní výkon z 10 kVA A, který není vyžadován pro domácí potřeby.

AC UPS pro domácnost jsou rozděleny do následujících typů podle jejich provozního schématu:

• zálohování (offline);
• interaktivní (lineárně-interaktivní);
• dvojitá konverze (online).

Liší se kvalitou výstupního napětí a cenou.Nejlevnější jsou pohotovostní, nejdražší pak dvojkonverzní.

Nejjednodušší návrh záložního napájení zahrnuje spínací relé a pasivní filtrování k potlačení rušení.

Pro přeměnu střídavého proudu na stejnosměrný se v nabíječce používá usměrňovač. A zpětná transformace probíhá pomocí invertoru.

V systémech nepřerušitelného napájení jsou obvykle instalována běžná elektromechanická relé, která přepínají obvod ze sítě na baterii. Pokud je tato část vysoce kvalitní, pak její zdroj stačí pro celý provoz UPS. Ale nejčastěji, když se blok rozpadne, problém spočívá právě v tomto konstrukčním prvku.

Interaktivní obvod se liší od záložního obvodu přítomností stabilizátoru napětí. Je navržen jako typický autotransformátor s přímo připojenými vinutími

Stabilizace napětí je přítomna i v mnoha domácích zařízeních, takže pokud jsou odchylky nepatrné, pak nemá smysl pořizovat dražší lineárně-interaktivní model.

Přítomnost transformátoru často nutí výrobce používat nucené chlazení, proto jsou takové UPS vybaveny chladiči. Vydávají hluk srovnatelný intenzitou s provozem systémové jednotky počítače.

V online schématu je střídač nepřetržitě napájen z baterií. Pokud tedy dojde k výpadku napájení, je doba přepnutí na záložní napájení nulová

Nejsložitější a nejdražší zařízení s dvojitou konverzí mají také nejnižší účinnost. Elektřina se ztrácí na teplo, které zařízení vydává. Proto musí být jejich použití odůvodněno.

Nejvýznamnější výhodou tohoto typu zdroje nepřerušitelného napájení je okamžitá reakce na výpadek proudu. Ale pro většinu domácích spotřebičů to není tak důležité. Stejné počítače jsou obvykle vybaveny záložním nebo interaktivním UPS.

Nejdůležitější parametry

Nyní je na trhu mnoho nabídek na prodej záložních zdrojů pro domácnost. Abyste správně určili jejich účel a neudělali chybu s výběrem, musíte nejprve pochopit, jaké parametry byste měli věnovat pozornost.

Hlavní technické vlastnosti

Výstupní výkon zařízení určuje maximální přípustnou hodnotu, kterou může jednotka spolehlivě poskytnout spotřebiteli. Měří se ve voltampérech (VA). Pro pohodlí uživatelů je tato hodnota často uváděna a ve wattech.

K měření zatížení zařízení můžete buď použít ampérmetr, nebo jej vypočítat pomocí odečtů měřiče instalovaného v bytě.

Spotřebu elektřiny můžete měřit pomocí domácího ampérmetru (wattmetru) se zásuvkou. Připojené zařízení musí být přepnuto do režimu maximální spotřeby

Při určování skutečného výkonu počítače byste se neměli řídit jmenovitým výkonem zdroje, protože se vždy kupuje s rezervou.

Pokud nemáte ampérmetr, musíte udělat následující:

1. Odpojte všechny obvody v panelu kromě toho, který napájí počítač.
2. Vypněte všechna zařízení v tomto okruhu.
3. Zapněte počítač a spusťte na něm typický program (například video z YouTube).
4. Počkejte, až měřič změní hodnotu o desetinu kilowattu.
5. Čas do další změny.

Průměrná spotřeba energie (P, watt) za toto období (t, minuty) lze vypočítat pomocí vzorce:

P = 100 * (60 / t)

Další důležitou vlastností je výdrž baterie. Tento indikátor závisí na zátěži, kterou je UPS v danou chvíli vystavena. Při maximálním přípustném výkonu fungují baterie domácího zařízení 1-3 minuty. A na polovinu - mnohem déle (až 10 minut).

Graf závislosti výdrže baterie na průměrné zátěži ukazuje, že tato závislost je nelineární. To je způsobeno způsobem vybíjení baterií.

To vede ke dvěma závěrům:

• při výpadku proudu je nutné co nejvíce snížit zátěž spotřebovávanou zařízeními;
• Je vhodné pořídit UPS s výkonem, který převyšuje vypočtený alespoň o 30 %.

Rozsah vstupního napětí ukazuje minimální a maximální přípustné síťové napětí, při kterém nebude napájení přepnuto na baterie. Všechny UPS zpravidla snesou rozsah 180-260 V.

Někteří výrobci mají velmi dobré (reklamní) indikátory, například nižší hodnota je 110 V. Zde je třeba se ujistit, že tato čísla jsou brána specificky pro maximální zatížení, a ne pro polovinu.

Dalším důležitým technickým ukazatelem je hlučnost. UPS vyrobené pomocí line-interactive nebo online technologie generují velké množství tepla, takže na ně výrobci instalují ventilátory. Pokud jsou chladiče levné, tak časem udělají hluk, který je pro obytný prostor nežádoucí.

Rozhraní a nastavení

Vzhled bloků může být velmi různorodý. Většinou mají klasický obdélníkový tvar s indikátory nebo displejem na přední straně a napájecími konektory na zadní straně. Jejich počet není tak důležitý, protože k výstupu lze připojit prodlužovací kabel s odpalištěm.To nebude v žádném případě v rozporu s koncepcí UPS.

Model může mít LCD displej, který bude zobrazovat situaci s napájením připojených zařízení: dostupnost napájení, počet spotřebičů, nabití baterie atd.

Zobrazovací systém snižuje náklady na vybavení. Navíc je to praktičtější. Pokud potřebujete znát nějaké parametry, mnoho modelů má funkci připojení k počítači

Chcete-li zjistit parametry napájení, stav baterií UPS a jak funguje, můžete jej připojit k počítači. U mnoha modelů byla tato funkce implementována a byl vyvinut software.

Existují tři hlavní typy rozhraní:

• USB. Nejběžnější spojení mezi počítačem a UPS.
• RS-232 (COM port). V domácích modelech se vyskytuje zřídka.
• Ethernet 10/100. Slouží k dálkovému ovládání zdroje nepřerušitelného napájení.

Software pro získávání charakteristik z UPS a její správu je vyvinut nejen pro různé verze Windows. Například známý výrobce Powercom má verzi softwaru pro Android, která umožňuje na dálku sledovat stav napájení a v případě potřeby upravit chod zdroje nepřerušitelného napájení.

Software umožňuje sledovat hlavní charakteristiky elektrické sítě, jako je vstupní a výstupní napětí, frekvence. Můžete také zjistit nabití baterie a teplotu zařízení

Záložní zdroje jsou umístěny v těsné blízkosti chráněných spotřebitelů elektřiny. Obvykle jsou umístěny na podlaze nebo na policích. Některé modely jsou vybaveny upevňovacími prvky, které umožňují jejich montáž na stěny.

Kvalita výstupního proudu

Zdroje nepřerušitelného napájení musí poskytovat proud odpovídající kvality.Při provozu na baterie za to odpovídá střídač a v případě síťového napájení by problémová místa měla zahladit filtry a stabilizátor. Rušení vyskytující se v elektrickém obvodu má různý původ a důsledky pro elektroniku. I tento problém je proto třeba pečlivě prozkoumat.

Rušení a ochrana sítě

Všechny moderní UPS jsou vybaveny ochranou proti problémům spojeným s obsluhovanými zařízeními. Pokud celkové zatížení překročí maximální přípustnou hodnotu nebo dojde ke zkratu, nepřerušitelný zdroj napájení okamžitě vypne napájení.

Rušení v síti lze rozdělit na frekvenční a pulzní. První jmenované nejsou tak nebezpečné, zejména pro počítačové nebo televizní zdroje, které přeměňují střídavý proud na stejnosměrný. To druhé může způsobit problémy s jakoukoli elektronikou.

Proto je většina UPS vybavena přepěťovou a harmonickou ochranou pomocí varistorů a vysokofrekvenčních filtrů.

Odstranění rušení na lince probíhá ve dvou fázích. Nejprve varistory odříznou vysokofrekvenční impulsy a poté filtr vyhladí drobné skoky

Problém vzhledu vysokonapěťových impulzů je typický nejen pro napájecí kabely, ale také pro sítě pro přenos dat - počítač nebo telefon. Mohou nastat v důsledku vystavení atmosférické elektřině, poruchám blízkého vedení, elektrickému rušení a z jiných důvodů.

Mnoho výrobců vyrábí modely se schopností chránit místní síť. K tomu má UPS dva konektor RJ-45 - jeden pro vstup a jeden pro výstup. Signál prochází filtrem, který potlačuje napěťové rázy. U telefonních linek je systém stejný, pouze konektory jsou ve formátu RJ-11.

Nízké a vysoké napětí

K úpravě napětí dochází pomocí automatického regulátoru napětí (AVR), jehož hlavním prvkem je autotransformátor. Princip jeho činnosti je založen na změně počtu závitů jednoho z vinutí, v důsledku čehož se napětí mění směrem ke zvýšení nebo snížení jeho hodnoty.

Přítomnost AVR v UPS umožňuje nezapínat autonomní režim pokaždé, když se napětí mírně odchyluje od standardních hodnot. To výrazně zvyšuje životnost baterie.

Profesionální multimetry jako je CEM DT 9909 jsou schopny dlouhodobě zaznamenávat hodnotu napětí. Použití takového zařízení může pomoci při výběru stabilizátoru nebo UPS

Podle GOST 29322-2014 je povolena 10procentní odchylka napětí od referenční hodnoty po dobu ne delší než 1 hodinu. S takovými výkyvy se vyrovnávají všechny moderní UPS s regulátory.

Výstupní čistota

Typ výstupního signálu závisí na modelu měniče, který je instalován v nepřerušitelném zdroji napájení. V ideálním případě by průběh střídavého napětí měl být sinusový. Ale po konverzi přes invertor nabývá stupňovité podoby.

Čím větší je počet kroků v křivce okamžitého napětí v závislosti na čase, tím lepší je kvalita střídavého proudu. To je důležité pro některá zařízení

Pro zařízení, která obsahují asynchronní elektromotory (lednice, klimatizace), transformátorové zdroje (kvalitní audio zařízení), APFC zdroje (servery a výkonné výpočetní počítače) potřebujete čistou nebo dobře aproximovanou sinusovku.

Ani jeden invertor, potažmo žádná UPS, neprodukuje čistou sinusovku, ať už výrobci zařízení píší v reklamních prospektech cokoli. Aproximace výstupního signálu k sinusoidě se posuzuje pomocí celkového harmonického zkreslení (THD).

Výstup signálu z jednotky lze považovat za sinusový při THD<5%. U některých modelů, jako je IMV NetPro 2000, je toto číslo pouze 2 %.

Pravidla pro používání UPS

Při nákupu nepřerušitelného zdroje napájení pro organizaci záložního napájení musíte pochopit, se kterými zařízeními jej lze použít. Někdy je nemožné vystačit si s pouhou UPS a pak je třeba přijmout dodatečná opatření, aby byl váš domov zásobován elektřinou.

Připojení domácích spotřebičů

Počítače, modemy, routery, video a audio zařízení jsou typická domácí nebo kancelářská zařízení, ke kterým jsou připojeny zdroje nepřerušitelného napájení. Pokud tato technika obsahuje běžné spínané zdroje, pak bude stačit pořídit relativně levné modely, které neprodukují čistou sinusovku.

Moderní modely jsou kompaktní a mají atraktivní design, který harmonicky zapadne s ostatním vybavením do interiéru obývacího pokoje.

Není také nutné kupovat drahé produkty pro osvětlení. Hlavní věcí je zde správně vypočítat maximální výkon a výdrž baterie.

Při častých výpadcích je aktuální problém neplánovaného odmrazování ledniček a kažení potravin. Při ochraně takových zařízení asynchronními motory budou potřeba UPS složitější konstrukce, protože bude vyžadován „čistý“ sinusový signál.

Kromě toho je nutné vzít v úvahu přítomnost startovacích proudů, které vznikají při startování motoru.Zjednodušeně pro chladicí zařízení, jejich hodnotu lze určit vynásobením hodnoty výkonu 5.

Pokud je v kuchyni např. lednice s celkovým výkonem 300 W (při spuštění - 1500 W) a mrazák na 200 W (při spuštění - 1000 W), pak potřebujete zdroj s čistou sinusovkou a maximální výkon minimálně 1700 W. Tato hodnota byla získána pro případ, kdy mraznička funguje a v tomto okamžiku je zapnutá chladnička. Současný start obou motorů je nepravděpodobný a taková UPS vydrží jednosekundový nápor 2,7 kW.

Jednotka typu online s maximálním výkonem 2000 W dokáže pracovat asi půl hodiny s celkovou spotřebou 500 W. Vzhledem k tomu, že režim chlazení trvá asi 5 minut, nepřerušitelné napájení zaručeně vystačí na 6 startů obou zařízení.

V soukromých domech a chatách je také důležité použít UPS pro podporu topného systému s nuceným oběhem. Čerpadla také potřebují čistý sinus

Systémy nepřerušitelného napájení se také aktivně používají pro práci plynové topné kotle. Vzhledem k ceně připojeného zařízení byste v tomto případě neměli šetřit na kvalitě UPS.

Zálohování a dodatečné napájení

Pro mnoho domácích spotřebičů není možné vybrat levnou UPS, protože při dlouhé době autonomního provozu bude vyžadován značný maximální výkon. Pračky, elektrické trouby a distribuované klimatizační systémy spotřebují hodně elektřiny.

Při výpadku proudu se samozřejmě bez těchto zařízení obejdete. To je vhodné, pokud se taková přerušení vyskytují zřídka a na krátkou dobu.Pokud se však rozhodne poskytnout výkonným spotřebitelům autonomní energii, je lepší použít benzínový nebo naftový generátor. Pro jejich rychlé spuštění při absenci napětí se používá automatický přenosový systém (ATS).

Pokud máte další zdroj energie, UPS se stále vyplatí používat, alespoň pro počítače. Není možné dosáhnout okamžitého spuštění generátoru a obnovení napájení.

Stabilizace nízkého napětí

Problém nízkého napětí je relevantní pro zařízení připojená ke starým nebo nízkoenergetickým elektrickým sítím. Pokud tato situace nastává neustále, pak je lepší použít vstup stabilizátor.

Pokud je tam stabilizátor, napětí vnitropodnikové sítě se uvede na standardní hodnoty. To ovlivní také zařízení, která nejsou připojena k UPS.

Při snížení napětí se zvýší proud protékající vnitropodnikovou sítí. Nechte například celkový výkon spotřebičů připojených k UPS 1,5 kW a napájecí napětí 190 V.

Pak podle Ohmův zákon:

• já₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – proud v obvodu až po UPS bez stabilizátoru;
• já₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – proudová síla v obvodu až po UPS se stabilizátorem.

Vnitrodomová síť bez stabilizátoru tak bude mít zvýšené zatížení, které nemuselo být zohledněno při volbě průřezu vedení.

Proto při konstantním nízkém napětí je lepší instalovat stabilizátor. V tomto případě bude zatížení autotransformátoru UPS menší, což prodlouží jeho životnost. S přihlédnutím k vyrovnání napětí si navíc můžete pořídit levnější zdroje nepřerušitelného napájení.

Nepřerušitelné napájení stejnosměrných spotřebičů

U některých zařízení je nutné zajistit nepřetržité napájení DC 12, 24 nebo 48 V. UPS tohoto typu je také v prodeji. Jejich označení obsahuje zkratku „DC“. Existují i ​​jednotky s napájením 60, 110 nebo 220 V, které se však používají v průmyslu nebo energetice.

Rozdíl mezi stejnosměrnými nepřerušitelnými zdroji ve vnitřní struktuře oproti klasickým modelům je absence měniče. Baterie se připojují přímo na výstup přes stykač s proudově omezujícím měřícím bočníkem, aby nedocházelo k nepřijatelnému hlubokému vybití baterií.

Někdy může být na výstupu stabilizační převodník, pokud jsou zařízení napájená z UPS citlivá na malé kolísání napětí.

Spolu s měniči napětí je 48W DC UPS schopna napájet video monitorovací systém s obvodem až 1 km

Tyto záložní zdroje se používají k ochraně následujících domácích zařízení napájených stejnosměrným proudem:

• CCTV systémy a bezpečnost;
• všechny druhy senzorů (únik, kouř, oheň, pohyb atd.);
• osvětlovací systémy;
• Telekomunikační zařízení;
• komunikační systémy;
• komponenty řídicího systému "chytrý dům".

Mnoho DC UPS má možnost připojení externích baterií. V tomto případě může být autonomní fungování zařízení, která obsluhují, velmi dlouhé.

Závěry a užitečné video k tématu

Stručně o hlavních charakteristikách UPS pro domácnost:

Různorodost typů UPS a jejich vlastností je důsledkem rozdílných podmínek jejich použití: výkonu a typu připojených zařízení, parametrů a typických problémů konkrétní elektrické sítě.Záložní zdroj obvykle není nejdražším prvkem v systému, ale závisí na něm stabilita jeho provozu. Proto musíte určit provozní podmínky a pečlivě vybrat model.

Stále máte dotazy k tématu článku? Nebo můžete tento materiál doplnit zajímavými informacemi o UPS? Do bloku níže pište své komentáře, ptejte se a podělte se o své zkušenosti.