Keskeytymätön virtalähde: kotitalouden UPS:n tarkoitus ja toiminnan erityispiirteet

Laitteiden toimivuuden ylläpitämiseksi verkkovikojen aikana käytetään keskeytymätöntä virtalähdettä.Kuluttajatyypistä ja tehoparametreista riippuen sinun on valittava eri malleja. Nämä laitteet ovat kysyttyjä, joten vaadittujen ominaisuuksien omaavan kopion ostaminen ei ole vaikeaa.

Mutta ennen ostamista sinun on ymmärrettävä sen ominaisuudet itse, äläkä luota tätä ongelmaa myynnistä kiinnostuneille johtajille.

Tässä materiaalissa tarkastelemme UPS:n suunnittelua ja toimintaominaisuuksia sekä puhumme myös sen käyttöä koskevista säännöistä.

AC UPS-piirit

Kotitaloustarpeisiin käytetään yksivaiheiseen 220 V verkkoon kytkettyjä keskeytymättömiä virransyöttölaitteita, jotka voivat syöttää samaa jännitettä tarvitsevia kuluttajia jonkin aikaa ilman sähköä.

On myös UPS-laitteita, jotka on kytketty kolmivaiheisen verkon tuloon, ja lähtö on joko 380 V tai 220 V. Ne ovat kuitenkin kalliita, niitä käytetään, kun on tarpeen saada autonominen teho 10 kVA A, jota ei tarvita kodin tarpeisiin.

Kotitalouksien AC UPS:t on jaettu seuraaviin tyyppeihin toimintakaavionsa mukaan:

• varmuuskopiointi (offline);
• interaktiivinen (lineaarinen vuorovaikutteinen);
• kaksoismuunnos (online).

Ne eroavat lähtöjännitteen laadusta ja hinnasta.Halvimmat ovat valmiustilassa ja kalleimmat kaksoismuunnoslaitteet.

Yksinkertaisin varavirtarakenne sisältää kytkentäreleen ja passiivisen suodatuksen häiriöiden vaimentamiseksi.

Vaihtovirran muuttamiseksi tasavirraksi käytetään laturissa tasasuuntaajaa. Ja käänteinen muunnos tapahtuu invertterin avulla.

Keskeytymättömässä virransyöttöjärjestelmissä tavallisesti asennetaan tavalliset sähkömekaaniset releet kytkemään piiri verkosta akkuun. Jos tämä osa on korkealaatuinen, sen resurssit riittävät koko UPS:n toimintaan. Mutta useimmiten, kun lohko hajoaa, ongelma on juuri tässä rakenneelementissä.

Vuorovaikutteinen piiri eroaa varapiiristä jännitteen stabilisaattorin läsnä ollessa. Se on suunniteltu tyypilliseksi automaattimuuntajaksi, jossa on suoraan kytketyt käämit

Jännitteen stabilointia on myös monissa kodin laitteissa, joten jos poikkeamat ovat merkityksettömiä, ei ole mitään järkeä ostaa kalliimpaa lineaari-interaktiivista mallia.

Muuntajan läsnäolo pakottaa valmistajan usein käyttämään pakkojäähdytystä, minkä vuoksi tällaiset UPS:t on varustettu jäähdyttimillä. Ne lähettävät melua, joka on verrattavissa tietokoneen järjestelmäyksikön toimintaan.

Online-järjestelmässä invertteri saa virtaa jatkuvasti akuista. Siksi, jos sähkökatko tapahtuu, kytkentäaika varavirtaan on nolla

Monimutkaisimmilla ja kalliimmilla kaksoismuunnoslaitteilla on myös alhaisin hyötysuhde. Sähköä häviää lämmöksi, jota laite päästää. Siksi niiden käyttö on perusteltava.

Tämän tyyppisen keskeytymättömän virtalähteen merkittävin etu on välitön vastaus sähkökatkoksen yhteydessä. Mutta useimmille kodinkoneille tämä ei ole niin tärkeää. Samat tietokoneet on yleensä varustettu vara- tai interaktiivisella UPS:llä.

Tärkeimmät parametrit

Nyt markkinoilla on monia tarjouksia kotitalouksien keskeytymättömien virtalähteiden myyntiin. Jotta voit määrittää oikein niiden tarkoituksen ja tehdä virhettä valinnassa, sinun on ymmärrettävä, mihin parametreihin sinun tulee kiinnittää huomiota ensin.

Tärkeimmät tekniset ominaisuudet

Laitteen lähtöteho määrittää suurimman sallitun arvon, jonka yksikkö voi luotettavasti tarjota kuluttajalle. Se mitataan volttiampeereina (VA). Käyttäjien mukavuuden vuoksi tämä arvo annetaan usein ja watteina.

Laitteiden kuormituksen mittaamiseen voidaan käyttää joko ampeerimittaria tai laskea se asuntoon asennetun mittarin lukemilla.

Voit mitata sähkönkulutusta kotitalousampeerimittarilla (wattimittarilla), jossa on pistorasia. Kytketty laite on kytkettävä maksimikulutustilaan

Tietokoneen todellista tehoa määritettäessä ei pidä ohjata virtalähteen arvoa, koska se ostetaan aina varauksella.

Jos sinulla ei ole ampeerimittaria, sinun on tehtävä seuraava:

1. Irrota kaikki paneelin piirit paitsi se, joka antaa virtaa tietokoneelle.
2. Sammuta kaikki tämän piirin laitteet.
3. Käynnistä tietokone ja suorita siinä tyypillinen ohjelma (esimerkiksi video YouTubesta).
4. Odota, kunnes mittari muuttaa kilowatin kymmenesosan.
5. Aikaa seuraavaan muutokseen.

Keskimääräinen virrankulutus (P, wattia) tälle ajanjaksolle (t, minuuttia) voidaan laskea kaavalla:

P = 100 * (60 / t)

Seuraava tärkeä ominaisuus on akun kesto. Tämä ilmaisin riippuu UPS:n tällä hetkellä kokemasta kuormituksesta. Kodinkoneiden akut toimivat suurimmalla sallitulla teholla 1-3 minuuttia. Ja puolivälissä - paljon kauemmin (jopa 10 minuuttia).

Kaavio akun keston riippuvuudesta keskimääräisestä kuormituksesta osoittaa, että tämä riippuvuus on epälineaarinen. Tämä johtuu tavasta, jolla akut purkautuvat.

Tämä johtaa kahteen johtopäätökseen:

• sähkökatkon aikana on tarpeen vähentää laitteiden kuluttamaa kuormaa niin paljon kuin mahdollista;
• On suositeltavaa ostaa UPS, jonka teho ylittää lasketun tehon vähintään 30 %.

Tulojännitealue näyttää pienimmän ja suurimman sallitun verkkojännitteen, jolla akkuihin ei kytketä virtaa. Yleensä kaikki UPS:t kestävät 180-260 V:n jännitteen.

Joillakin valmistajilla on erittäin hyvät (mainos)indikaattorit, esimerkiksi alempi arvo on 110 V. Tässä sinun on varmistettava, että nämä luvut otetaan nimenomaan enimmäiskuormitukselle, ei puolelle.

Toinen tärkeä tekninen indikaattori on melutaso. Line-interaktiivisella tai online-tekniikalla valmistetut UPS-laitteet tuottavat paljon lämpöä, joten valmistajat asentavat niihin tuulettimia. Jos jäähdyttimet ovat halpoja, ne pitävät ajan mittaan melua, mikä ei ole toivottavaa asuintilaa.

Käyttöliittymä ja asetukset

Lohkojen ulkonäkö voi olla hyvin monipuolinen. Niissä on yleensä klassinen suorakaiteen muotoinen muoto, etupuolella osoittimet tai näyttö ja takana virtaliittimet. Niiden lukumäärä ei ole niin tärkeä, koska lähtöön voidaan kytkeä jatkojohto, jossa on tee.Tämä ei ole millään tavalla ristiriidassa UPS-konseptin kanssa.

Mallissa voi olla LCD-näyttö, joka näyttää tilanteen kytkettyjen laitteiden kanssa: virran saatavuus, kuluttajien lukumäärä, akun lataus jne.

Näyttöjärjestelmä alentaa laitteiden kustannuksia. Lisäksi se on käytännöllisempi. Jos haluat tietää parametreja, monissa malleissa on toiminto, joka voidaan yhdistää tietokoneeseen

Voit selvittää virtalähteen parametrit, UPS-akkujen kunnon ja toiminnan liittämällä sen tietokoneeseen. Monissa malleissa tämä toiminto on toteutettu ja ohjelmisto on kehitetty.

Käyttöliittymätyyppejä on kolme päätyyppiä:

• USB. Yleisin yhteys tietokoneen ja UPS:n välillä.
• RS-232 (COM-portti). Esiintyy harvoin kotitalousmalleissa.
• Ethernet 10/100. Sitä käytetään keskeytymättömän virtalähteen kauko-ohjaukseen.

Ohjelmisto ominaisuuksien saamiseksi UPS:stä ja sen hallinnasta ei ole kehitetty vain eri Windows-versioille. Esimerkiksi tunnetulla valmistajalla Powercomilla on ohjelmistosta Android-versio, jonka avulla voit seurata virran tilaa etänä ja tarvittaessa säätää keskeytymättömän virtalähteen toimintaa.

Ohjelmiston avulla voit seurata sähköverkon pääominaisuuksia, kuten tulo- ja lähtöjännitettä, taajuutta. Voit myös selvittää akun latauksen ja laitteen lämpötilan

Keskeytymättömät virtalähteet sijoitetaan suojattujen sähkönkuluttajien välittömään läheisyyteen. Ne sijoitetaan yleensä lattialle tai hyllyille. Jotkut mallit on varustettu kiinnikkeillä, joiden avulla ne voidaan asentaa seinille.

Lähtövirran laatu

Keskeytymättömien virtalähteiden tulee tarjota riittävän laadukasta virtaa.Akuilla käytettäessä invertteri on vastuussa tästä, ja verkkovirran tapauksessa ongelmakohdat tulee tasoittaa suodattimilla ja stabilisaattorilla. Sähköpiirissä esiintyvillä häiriöillä on eri alkuperä ja seuraukset elektroniikassa. Siksi myös tätä kysymystä on tarkasteltava huolellisesti.

Verkkohäiriöt ja suojaus

Kaikki nykyaikaiset UPS:t on varustettu suojauksella huollettaviin laitteisiin liittyviltä ongelmilta. Jos kokonaiskuorma ylittää suurimman sallitun tai oikosulku tapahtuu, katkeamaton virtalähde katkaisee virran välittömästi.

Häiriöt verkossa voidaan jakaa taajuuteen ja pulssiin. Ensimmäiset eivät ole niin vaarallisia, etenkään tietokoneen tai television virtalähteille, jotka muuttavat vaihtovirran tasavirraksi. Jälkimmäinen voi aiheuttaa ongelmia minkä tahansa elektroniikan kanssa.

Siksi useimmat UPS:t on varustettu ylijännite- ja harmonisuojauksella käyttämällä varistoreita ja suurtaajuussuodattimia.

Häiriön poistaminen linjalta tapahtuu kahdessa vaiheessa. Ensin varistorit katkaisevat korkeataajuiset pulssit ja sitten suodatin tasoittaa pieniä hyppyjä

Suurjännitepulssien esiintymisongelma on tyypillinen paitsi virtakaapeleille, myös tiedonsiirtoverkoille - tietokoneelle tai puhelimelle. Ne voivat johtua altistumisesta ilmakehän sähkölle, lähellä olevien johtojen rikkoutumisesta, sähköhäiriöistä ja muista syistä.

Monet valmistajat tuottavat malleja, jotka pystyvät suojaamaan paikallista verkkoa. Tätä varten UPS:llä on kaksi RJ-45 liitin - yksi sisääntuloa ja yksi poistumista varten. Signaali kulkee suodattimen läpi, joka vaimentaa jännitepiikkejä. Puhelinlinjoissa järjestelmä on sama, vain liittimet ovat RJ-11-muodossa.

Pieni ja korkea jännite

Jännitteen säätö tapahtuu automaattisen jännitesäätimen (AVR) avulla, jonka pääelementti on automaattimuuntaja. Sen toimintaperiaate perustuu yhden käämin kierrosluvun muuttamiseen, jonka seurauksena jännite muuttuu arvoaan nostaen tai laskeen.

AVR:n läsnäolo UPS:ssä mahdollistaa autonomisen tilan kytkemisen päälle joka kerta, jos jännite poikkeaa hieman vakioarvoista. Tämä pidentää merkittävästi akun käyttöikää.

Ammattimaiset yleismittarit, kuten CEM DT 9909, pystyvät tallentamaan jännitteen arvon pitkään. Tällaisen laitteen käyttö voi auttaa stabilisaattorin tai UPS:n valinnassa

GOST 29322-2014:n mukaan 10 prosentin jännitteen poikkeama viitearvosta on sallittu enintään 1 tunnin ajan. Kaikki nykyaikaiset säätimillä varustetut UPS:t selviävät tällaisista vaihteluista.

Tuotoksen puhtaus

Lähtösignaalin tyyppi riippuu keskeytymättömään virtalähteeseen asennetun invertterin mallista. Ihannetapauksessa AC-jännitteen aaltomuodon tulisi olla siniaalto. Mutta invertterin kautta muuntamisen jälkeen se saa porrastetun muodon.

Mitä suurempi on vaiheiden lukumäärä hetkellisen jännitteen funktiona aika-käyrässä, sitä parempi on vaihtovirran laatu. Tämä on tärkeää joillekin laitteille

Laitteille, jotka sisältävät asynkronisia sähkömoottoreita (jääkaappi, ilmastointilaite), muuntajavirtalähteitä (korkealaatuisia äänilaitteita), APFC-virtalähteitä (palvelimet ja tehokkaat tietokoneet), tarvitset puhtaan tai hyvin likimääräisen siniaallon.

Yksikään invertteri ja siten mikään UPS ei tuota puhdasta siniaaltoa riippumatta siitä, mitä laitevalmistajat kirjoittavat mainosesitteissä. Lähtösignaalin likiarvo sinusoidille arvioidaan kokonaisharmonisen vääristymän (THD) avulla.

Yksiköstä tulevaa signaalia voidaan pitää sinimuotoisena, kun THD < 5 %. Joissakin malleissa, kuten IMV NetPro 2000, tämä luku on vain 2 %.

UPS:n käytön säännöt

Kun ostat keskeytymättömän virtalähteen varavirran järjestämiseksi, sinun on ymmärrettävä, minkä laitteiden kanssa sitä voidaan käyttää. Joskus on mahdotonta tulla toimeen pelkällä UPS:llä, ja sitten sinun on ryhdyttävä lisätoimenpiteisiin kotisi sähkön saamiseksi.

Kodinkoneiden liittäminen

Tietokoneet, modeemit, reitittimet, video- ja äänilaitteet ovat tyypillisiä kodin tai toimiston laitteita, joihin on kytketty keskeytymätöntä virtalähdettä. Jos tämä tekniikka sisältää tavallisia kytkentävirtalähteitä, riittää ostamaan suhteellisen halpoja malleja, jotka eivät tuota puhdasta siniaaltoa.

Nykyaikaiset mallit ovat kompakteja ja niissä on houkutteleva muotoilu, joka sopii harmonisesti muiden laitteiden kanssa olohuoneen sisustukseen.

Valaistukseen ei myöskään tarvitse ostaa kalliita tuotteita. Tärkeintä tässä on laskea oikein maksimiteho ja akun käyttöikä.

Toistuvien seisokkien yhteydessä jääkaapin suunnittelematon sulatus ja elintarvikkeiden pilaantuminen ovat olennaisia. Kun tällaisia ​​laitteita suojataan asynkronisilla moottoreilla, tarvitaan monimutkaisempia UPS-laitteita, koska vaaditaan "puhdas" sinimuotoinen signaali.

Lisäksi on tarpeen ottaa huomioon käynnistysvirtojen olemassaolo, joka syntyy moottoria käynnistettäessä.Jäähdytyslaitteille yksinkertaistettuna niiden arvo voidaan määrittää kertomalla tehoarvo viidellä.

Jos keittiössä on esimerkiksi jääkaappi, jonka kokonaisteho on 300 W (käynnistettäessä - 1500 W) ja pakastin 200 W (käynnistettäessä - 1000 W), tarvitset virtalähteen puhtaalla siniaallolla ja maksimiteho vähintään 1700 W. Tämä arvo saatiin tapaukselle, kun pakastin toimii ja tällä hetkellä jääkaappi on päällä. Molempien moottoreiden samanaikainen käynnistys on epätodennäköistä, ja tällainen UPS kestää yhden sekunnin 2,7 kW:n jännitteen.

Online-tyyppinen yksikkö, jonka teho on enintään 2000 W, voi toimia noin puoli tuntia kokonaiskulutuksella 500 W. Koska jäähdytystila kestää noin 5 minuuttia, keskeytymätön virtalähde riittää taatusti 6 kertaa molempien laitteiden käynnistykseen.

Omakotitaloissa ja mökeissä on myös tärkeää käyttää UPS-laitetta pakkokiertoisen lämmitysjärjestelmän tukemiseen. Pumput tarvitsevat myös puhtaan sinen

Myös keskeytymätöntä virtalähdettä käytetään aktiivisesti työhön kaasulämmityskattilat. Kun otetaan huomioon liitettyjen laitteiden kustannukset, sinun ei pitäisi tässä tapauksessa säästää UPS:n laadusta.

Vara- ja lisävirtalähde

Monille kodinkoneille on mahdotonta valita edullista UPS:ää, koska pitkän itsenäisen toiminnan aikana tarvitaan huomattavaa maksimitehoa. Pyykinpesukoneet, sähköuunit ja hajautetut ilmastointijärjestelmät kuluttavat paljon sähköä.

Voit tietysti olla ilman näitä laitteita sähkökatkon aikana. Tämä on suositeltavaa, jos tällaisia ​​keskeytyksiä esiintyy harvoin ja lyhytaikaisesti.Mutta jos päätetään tarjota tehokkaille kuluttajille autonomista tehoa, on parempi käyttää bensiini- tai dieselgeneraattoria. Niiden nopeaan käynnistämiseen jännitteen puuttuessa käytetään automaattista siirtojärjestelmää (ATS).

Jos sinulla on ylimääräinen virtalähde, UPS kannattaa silti käyttää, ainakin tietokoneissa. Generaattorin välitön käynnistys ja virransyötön palauttaminen on mahdotonta.

Matalajännitteen stabilointi

Pienjännitteen ongelma koskee laitoksia, jotka on liitetty vanhoihin tai vähätehoisiin sähköverkkoihin. Jos tämä tilanne toistuu jatkuvasti, on parempi käyttää syöttöä stabilointiaine.

Jos stabilisaattori on, talon sisäisen verkon jännite saatetaan vakioarvoihin. Tämä vaikuttaa myös laitteisiin, joita ei ole kytketty UPS:ään.

Kun jännitettä pienennetään, talon sisäisen verkon läpi kulkeva virta kasvaa. Olkoon esimerkiksi UPS:ään kytkettyjen kuluttajien kokonaisteho 1,5 kW ja syöttöjännite 190 V.

Sitten mennessä Ohmin laki:

• minä₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – virtapiirissä UPS:ään asti ilman stabilointia;
• minä₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – virranvoimakkuus piirissä stabilisaattorilla varustetussa UPS:ssä.

Siten talon sisäinen verkko ilman stabilaattoria kokee lisääntynyttä kuormitusta, jota ei ehkä ole otettu huomioon johdotuksen poikkileikkausta valittaessa.

Siksi jatkuvalla matalalla jännitteellä on parempi asentaa stabilointilaite. Tässä tapauksessa UPS-automuuntajan kuormitus on pienempi, mikä pidentää sen käyttöikää. Lisäksi jännitteen tasauksen huomioon ottaen voit ostaa halvempia keskeytymättömiä virtalähteitä.

Keskeytymätön virransyöttö DC-kuluttajille

Joillekin laitteille on tarpeen tarjota keskeytymätön virransyöttö DC 12, 24 tai 48 V. Tämän tyyppinen UPS on myös myynnissä. Niiden merkinnöissä on lyhenne "DC". Myös 60, 110 tai 220 V jännitteensyöttölaitteita on olemassa, mutta niitä käytetään teollisuudessa tai energiassa.

Ero keskeytymättömien tasavirtalähteiden sisäisessä rakenteessa klassisista malleista on invertterin puuttuminen. Akut on kytketty suoraan lähtöön kontaktorin kautta, jossa on virtaa rajoittava mittausshuntti, joka estää akkujen liian syväpurkauksen.

Joskus lähdössä voi olla stabilointimuunnin, jos UPS:stä saatavat laitteet ovat herkkiä pienille jännitteen vaihteluille.

Yhdessä jännitemuuntimien kanssa 48 W DC UPS pystyy syöttämään virtaa videovalvontajärjestelmään, jonka ympärysmitta on jopa 1 km

Näitä varavirtalähteitä käytetään suojaamaan seuraavia tasavirtakäyttöisiä kotitalouslaitteita:

• CCTV-järjestelmät ja turvallisuus;
• kaikenlaiset anturit (vuoto, savu, tulipalo, liike jne.);
• valaistusjärjestelmät;
• tietoliikennelaitteet;
• viestintäjärjestelmät;
• ohjausjärjestelmän komponentit "älykäs talo".

Monissa DC-UPS:issa on mahdollisuus liittää ulkoiset akut. Tällöin niiden palvelemien laitteiden autonominen toiminta voi olla hyvin pitkä.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Lyhyesti kotitalouksien UPS:n pääominaisuuksista:

UPS-tyyppien ja niiden ominaisuuksien monimuotoisuus johtuu niiden erilaisista käyttöolosuhteista: kytkettyjen laitteiden tehosta ja tyypistä, parametreista ja tietyn sähköverkon tyypillisistä ongelmista.Keskeytymätön virtalähde ei yleensä ole järjestelmän kallein elementti, mutta sen toiminnan vakaus riippuu siitä. Siksi sinun on määritettävä käyttöolosuhteet ja valittava huolellisesti malli.

Onko sinulla vielä kysyttävää artikkelin aiheesta? Vai voitko täydentää tätä materiaalia mielenkiintoisella tiedolla UPS:stä? Kirjoita kommenttisi, esitä kysymyksiä ja jaa kokemuksesi alla olevaan lohkoon.