Szünetmentes tápegység: a háztartási UPS célja és működési sajátosságai

Az eszközök működőképességének fenntartása érdekében hálózati hibák esetén szünetmentes tápegységet használnak.A kiszolgált fogyasztók típusától és a teljesítmény paramétereitől függően különböző modelleket kell választania. Ezekre az eszközökre van kereslet, így a szükséges jellemzőkkel rendelkező példány beszerzése nem nehéz.

De a vásárlás előtt meg kell értenie annak jellemzőit, és ne bízza ezt a kérdést az értékesítésben érdekelt vezetőkre.

Ebben az anyagban megvizsgáljuk az UPS tervezési és működési jellemzőit, valamint beszélünk a használatának szabályairól.

AC UPS áramkörök

Háztartási igényekre olyan, egyfázisú, 220 V-os hálózatra kapcsolt, szünetmentes tápegységeket alkalmaznak, amelyek áram hiányában egy ideig képesek ellátni az azonos feszültséget igénylő fogyasztókat.

Vannak olyan UPS-ek is, amelyek háromfázisú hálózat bemenetére csatlakoznak, és a kimenet 380 V vagy 220 V. Ezek azonban drágák, akkor használják őket, ha 10 kVA A-ről kell autonóm áramot szerezni, amely nem szükséges a háztartási igényekhez.

A háztartási AC UPS-ek működési sémájuk szerint a következő típusokra oszthatók:

• biztonsági mentés (offline);
• interaktív (lineáris-interaktív);
• kettős konverzió (online).

Különböznek a kimeneti feszültség minőségében és az árban.A legolcsóbbak a készenléti, a legdrágábbak pedig a duplakonverziósak.

A legegyszerűbb tartalék tápellátás kialakítása egy kapcsolórelét és passzív szűrést foglal magában az interferencia elnyomására.

A váltakozó áram egyenárammá alakításához a töltőben egyenirányítót használnak. A fordított átalakítás pedig inverter segítségével történik.

A szünetmentes áramellátó rendszerekben általában hagyományos elektromechanikus reléket szerelnek fel, amelyek átkapcsolják az áramkört a hálózatról az akkumulátorra. Ha ez a rész kiváló minőségű, akkor erőforrása elegendő az UPS teljes működéséhez. De leggyakrabban, amikor egy blokk elromlik, a probléma pontosan ebben a szerkezeti elemben van.

Az interaktív áramkör feszültségstabilizátor jelenlétében különbözik a tartalék áramkörtől. Tipikus autotranszformátornak készült, közvetlenül csatlakoztatott tekercsekkel

A feszültségstabilizálás számos háztartási készülékben is megtalálható, így ha az eltérések jelentéktelenek, akkor nincs értelme drágább lineáris-interaktív modellt vásárolni.

A transzformátor jelenléte gyakran kényszerhűtés alkalmazására kényszeríti a gyártót, ezért az ilyen UPS-eket hűtővel látják el. A számítógépes rendszeregység működéséhez hasonló intenzitású zajt bocsátanak ki.

Az online rendszerben az invertert folyamatosan akkumulátorról táplálják. Ezért, ha áramkimaradás történik, a tartalék tápellátásra való kapcsolási idő nulla

A legbonyolultabb és legdrágább kettős konverziós eszközök is a legalacsonyabb hatásfokkal rendelkeznek. Az elektromosság hővé válik, amelyet a készülék bocsát ki. Ezért használatukat indokolni kell.

Az ilyen típusú szünetmentes tápegységek legjelentősebb előnye az áramszünetre való azonnali reagálás. De a legtöbb háztartási készülék esetében ez nem olyan fontos. Ugyanezek a számítógépek általában tartalék vagy interaktív UPS-sel vannak felszerelve.

A legfontosabb paraméterek

Ma már számos ajánlat van a piacon háztartási szünetmentes tápegységek értékesítésére. Annak érdekében, hogy helyesen határozzák meg céljukat, és ne tévedjenek a választás során, meg kell értenie, milyen paraméterekre kell először figyelnie.

Fő műszaki jellemzők

A készülék kimeneti teljesítménye határozza meg azt a maximálisan megengedett értéket, amelyet az egység megbízhatóan tud nyújtani a fogyasztónak. Ezt volt-amperben (VA) mérik. A felhasználók kényelme érdekében ezt az értéket gyakran megadják és wattban.

Az eszközök terhelésének méréséhez használhat ampermérőt, vagy számíthatja ki a lakásba telepített mérő leolvasásával.

A villamosenergia-fogyasztást háztartási ampermérővel (wattmérővel) mérheti aljzattal. A csatlakoztatott készüléket maximális fogyasztási módba kell kapcsolni

A számítógép valós teljesítményének meghatározásakor nem szabad a tápegység besorolásától vezérelni, mivel azt mindig tartalékkal vásárolják meg.

Ha nem rendelkezik ampermérővel, akkor a következőket kell tennie:

1. Válassza le a panel összes áramkörét, kivéve azt, amelyik táplálja a számítógépet.
2. Kapcsolja ki az összes eszközt ebben az áramkörben.
3. Kapcsolja be a számítógépet, és futtasson rajta egy tipikus programot (például egy videót a YouTube-ról).
4. Várja meg, amíg a mérő egy tized kilowatt értékét megváltoztatja.
5. Idő a következő változtatásig.

Átlagos energiafogyasztás (P, watt) erre az időszakra (t, perc) a következő képlettel számítható ki:

P = 100* (60/t)

A következő fontos jellemző az akkumulátor élettartama. Ez a jelzés az UPS adott pillanatban tapasztalt terhelésétől függ. A megengedett legnagyobb teljesítmény mellett a háztartási készülék akkumulátorai 1-3 percig működnek. És fele - sokkal hosszabb (akár 10 perc).

Az akkumulátor élettartamának az átlagos terheléstől való függésének grafikonja azt mutatja, hogy ez a függés nemlineáris. Ennek oka az akkumulátorok lemerülése.

Ez két következtetéshez vezet:

• áramszünet esetén a lehető legnagyobb mértékben csökkenteni kell az eszközök által fogyasztott terhelést;
• Célszerű olyan UPS-t vásárolni, amelynek teljesítménye legalább 30%-kal meghaladja a számítottat.

A bemeneti feszültség tartomány azt a minimális és legnagyobb megengedett hálózati feszültséget mutatja, amelynél az akkumulátorok nem kapnak áramot. Általános szabály, hogy minden UPS 180-260 V tartományt képes ellenállni.

Egyes gyártók nagyon jó (reklám) mutatókkal rendelkeznek, például az alsó érték 110 V. Itt meg kell győződnie arról, hogy ezeket a számokat kifejezetten a maximális terhelésre, és nem a felére veszik.

Egy másik fontos műszaki mutató a zajszint. A line-interaktív vagy online technológiával készült UPS-ek sok hőt termelnek, ezért a gyártók ventilátorokat szerelnek fel rájuk. Ha a hűtők olcsók, akkor idővel zajt keltenek, ami nem kívánatos egy lakótér számára.

Interfész és beállítás

A blokkok megjelenése nagyon változatos lehet. Általában klasszikus téglalap alakúak, elülső oldalán jelzőfények vagy kijelző, hátul pedig tápcsatlakozók találhatók. A számuk nem annyira fontos, mivel a kimenetre egy pólóval ellátott hosszabbító kábel csatlakoztatható.Ez semmilyen módon nem mond ellent az UPS koncepciójának.

A modell LCD kijelzővel is rendelkezhet, amely megjeleníti a csatlakoztatott eszközök ellátásának helyzetét: az energia rendelkezésre állását, a fogyasztók számát, az akkumulátor töltöttségét stb.

A kijelző rendszer csökkenti a felszerelés költségeit. Ráadásul praktikusabb is. Ha ismernie kell a paramétereket, sok modell rendelkezik a számítógéphez való csatlakozás funkciójával

A tápegység paramétereinek, az UPS akkumulátorok állapotának és működésének megismeréséhez számítógéphez csatlakoztathatja. Sok modellnél ezt a funkciót megvalósították, és szoftvert is fejlesztettek.

Három fő típusú interfész létezik:

• USB. A leggyakoribb kapcsolat a számítógép és az UPS között.
• RS-232 (COM port). Ritkán fordul elő a háztartási modellekben.
• Ethernet 10/100. A szünetmentes tápegység távvezérlésére szolgál.

Az UPS jellemzőinek megszerzésére és kezelésére szolgáló szoftvert nem csak a Windows különféle verzióihoz fejlesztették ki. A jól ismert Powercom gyártó például rendelkezik a szoftver androidos verziójával, amely lehetővé teszi az áramellátás távfelügyeletét, és szükség esetén a szünetmentes tápegység működésének beállítását.

A szoftver lehetővé teszi az elektromos hálózat fő jellemzőinek nyomon követését, mint például a bemeneti és kimeneti feszültség, frekvencia. Megtudhatja az akkumulátor töltöttségét és a készülék hőmérsékletét is

A szünetmentes tápegységek a védett villamosenergia-fogyasztók közvetlen közelében vannak elhelyezve. Általában a padlóra vagy a polcokra helyezik őket. Egyes modellek rögzítőelemekkel vannak felszerelve, amelyek lehetővé teszik a falra szerelést.

A kimeneti áram minősége

A szünetmentes tápegységeknek megfelelő minőségű áramot kell biztosítaniuk.Akkumulátoros üzemben ezért az inverter a felelős, hálózati tápellátás esetén pedig szűrőkkel és stabilizátorral kell kisimítani a problémás területeket. Az elektromos áramkörökben fellépő interferencia különböző eredettel és következményekkel jár az elektronikára nézve. Ezért ezt a kérdést is alaposan meg kell vizsgálni.

Hálózati interferencia és védelem

Minden modern UPS védelemmel van felszerelve a szervizelt eszközökkel kapcsolatos problémák ellen. Ha a teljes terhelés meghaladja a maximálisan megengedett értéket, vagy rövidzárlat lép fel, a szünetmentes tápegység azonnal kikapcsolja az áramot.

A hálózatban fellépő interferencia frekvenciára és impulzusra osztható. Az előbbiek nem annyira veszélyesek, főleg a váltóáramot egyenárammá alakító számítógép- vagy tévétápegységeknél. Ez utóbbi bármilyen elektronikával problémát okozhat.

Ezért a legtöbb UPS túlfeszültség- és harmonikus védelemmel van felszerelve varisztorok és nagyfrekvenciás szűrők használatával.

Az interferencia eltávolítása a vonalon két lépésben történik. Először a varisztorok levágják a nagyfrekvenciás impulzusokat, majd a szűrő kisimítja a kis ugrásokat

A nagyfeszültségű impulzusok megjelenésének problémája nemcsak a tápkábelekre, hanem az adatátviteli hálózatokra is jellemző - számítógép vagy telefon. Előfordulhatnak a légköri elektromosságnak való kitettség, a közeli vezetékek meghibásodása, az elektromos interferencia és egyéb okok miatt.

Sok gyártó olyan modelleket gyárt, amelyek képesek a helyi hálózat védelmére. Ehhez az UPS-nek kettő van RJ-45 csatlakozó - egy a belépéshez és egy a kilépéshez. A jel egy szűrőn halad át, amely elnyomja a feszültséglökéseket. A telefonvonalaknál a rendszer ugyanaz, csak a csatlakozók RJ-11 formátumúak.

Alacsony és magas feszültség

A feszültség beállítása automatikus feszültségszabályozóval (AVR) történik, amelynek fő eleme egy autotranszformátor. Működési elve az egyik tekercs fordulatszámának megváltoztatásán alapul, aminek következtében a feszültség az értékének növelése vagy csökkenése irányába változik.

Az AVR jelenléte az UPS-ben lehetővé teszi, hogy ne kapcsolja be minden alkalommal az autonóm üzemmódot, ha a feszültség kissé eltér a szabványos értékektől. Ez jelentősen megnöveli az akkumulátor élettartamát.

A professzionális multiméterek, mint például a CEM DT 9909, hosszú ideig képesek rögzíteni a feszültségértéket. Egy ilyen eszköz használata segíthet a stabilizátor vagy az UPS kiválasztásában

A GOST 29322-2014 szerint a feszültség 10 százalékos eltérése a referenciaértéktől legfeljebb 1 órán át megengedett. Minden modern, szabályozóval ellátott UPS megbirkózik az ilyen ingadozásokkal.

Kimeneti tisztaság

A kimeneti jel típusa a szünetmentes tápegységbe szerelt inverter típusától függ. Ideális esetben a váltakozó feszültség hullámformájának szinuszos hullámnak kell lennie. De az inverteren keresztüli átalakítás után lépcsőzetes formát ölt.

Minél több lépésszám van a pillanatnyi feszültség-idő görbén, annál jobb a váltakozó áram minősége. Ez bizonyos eszközök esetében fontos

Az aszinkron villanymotorokat (hűtőszekrény, légkondicionáló), transzformátoros tápegységeket (kiváló minőségű audioberendezések), APFC tápegységeket (szerverek és nagy teljesítményű számítástechnikai számítógépek) tartalmazó berendezésekhez tiszta vagy jól közelített szinuszhullámra van szükség.

Egyetlen inverter, tehát egyetlen UPS sem produkál tiszta szinuszhullámot, függetlenül attól, hogy a berendezésgyártók mit írnak a reklámfüzetekben. A kimeneti jel szinuszoshoz való közelítése a teljes harmonikus torzításon (THD) keresztül történik.

Az egységből érkező jel szinuszosnak tekinthető, ha THD<5%. Egyes modelleknél, mint például az IMV NetPro 2000, ez a szám csak 2%.

Az UPS használatának szabályai

Amikor szünetmentes tápegységet vásárol a tartalék áramellátás megszervezéséhez, meg kell értenie, hogy mely eszközökkel használható. Néha lehetetlen megbirkózni egy UPS-sel, és további intézkedéseket kell tennie otthona áramellátása érdekében.

Háztartási készülékek csatlakoztatása

A számítógépek, modemek, útválasztók, video- és audioberendezések tipikus otthoni vagy irodai eszközök, amelyekhez szünetmentes tápegységek csatlakoznak. Ha ez a technika közönséges kapcsolóüzemű tápegységeket tartalmaz, akkor elegendő lesz viszonylag olcsó modelleket vásárolni, amelyek nem termelnek tiszta szinuszhullámot.

A modern modellek kompaktak és vonzó kialakításúak, amelyek harmonikusan illeszkednek a többi berendezéshez a nappali belsejébe.

Nincs szükség drága termékek vásárlására a világításhoz. Itt a legfontosabb a maximális teljesítmény és az akkumulátor élettartamának helyes kiszámítása.

A gyakori kiesések esetén a hűtőszekrények nem tervezett leolvasztásának és az élelmiszerek megromlásának problémája aktuális. Az ilyen berendezések aszinkron motorokkal történő védelméhez bonyolultabb felépítésű UPS-ekre lesz szükség, mivel „tiszta” szinuszos jelre lesz szükség.

Ezenkívül figyelembe kell venni a motor indításakor fellépő indítóáramok jelenlétét.A hűtőberendezésekre leegyszerűsítve értékük a teljesítményérték 5-tel való szorzásával határozható meg.

Ha például a konyhában van egy 300 W összteljesítményű hűtőszekrény (indításkor - 1500 W) és egy fagyasztó 200 W-on (indításkor - 1000 W), akkor tiszta szinuszhullámú tápegységre van szüksége. a maximális teljesítmény legalább 1700 W. Ezt az értéket arra az esetre kaptuk, amikor a fagyasztó működik, és ekkor a hűtőszekrény be van kapcsolva. A két motor egyidejű indítása valószínűtlen, és egy ilyen UPS egy másodperces 2,7 kW túlfeszültséget is kibír.

Egy online típusú, maximum 2000 W teljesítményű egység 500 W összfogyasztás mellett körülbelül fél órát tud működni. Mivel a hűtési mód kb. 5 percet vesz igénybe, a szünetmentes táp garantáltan mindkét készülék 6 indítására elegendő.

Magánházakban és nyaralókban is fontos az UPS használata a kényszerkeringtetésű fűtési rendszer támogatására. A szivattyúknak is tiszta szinuszra van szükségük

A szünetmentes tápegységeket is aktívan használják a munkához gázfűtési kazánok. Figyelembe véve a csatlakoztatott berendezés költségét, ebben az esetben nem szabad spórolnia az UPS minőségével.

Tartalék és kiegészítő tápegység

Sok háztartási készülék esetében lehetetlen olcsó UPS-t választani, mivel jelentős maximális teljesítményre lesz szükség hosszú autonóm működés esetén. A mosógépek, az elektromos sütők és az elosztott klímaberendezések sok áramot fogyasztanak.

Áramszünet esetén természetesen nélkülözheti ezeket az eszközöket. Ez akkor tanácsos, ha az ilyen megszakítások ritkán és rövid ideig fordulnak elő.De ha úgy döntenek, hogy nagy teljesítményű fogyasztókat autonóm energiával látnak el, akkor jobb benzin- vagy dízelgenerátort használni. Feszültség hiányában történő gyors indításhoz automatikus átviteli rendszert (ATS) használnak.

Ha van további áramforrás, akkor is érdemes UPS-t használni, legalábbis számítógépeknél. A generátor azonnali elindítása és az áramellátás helyreállítása lehetetlen.

Alacsony feszültség stabilizálás

Az alacsony feszültség problémája a régi vagy alacsony teljesítményű elektromos hálózatokhoz kapcsolódó létesítmények esetében releváns. Ha ez a helyzet folyamatosan előfordul, akkor jobb a bemenet használata stabilizátor.

Ha van stabilizátor, akkor a házon belüli hálózat feszültsége normál értékre kerül. Ez olyan eszközöket is érint, amelyek nem csatlakoznak az UPS-hez.

A feszültség csökkentésekor a házon belüli hálózaton átfolyó áram növekszik. Legyen például az UPS-re csatlakoztatott fogyasztók összteljesítménye 1,5 kW, a betáplált feszültség pedig 190 V.

Aztán által Ohm törvénye:

• én₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – áram az UPS-ig tartó áramkörben stabilizátor nélkül;
• én₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – áramerősség az UPS-ig tartó áramkörben stabilizátorral.

Így a stabilizátor nélküli házon belüli hálózat megnövekedett terhelést tapasztal, amelyet nem biztos, hogy figyelembe vettek a vezeték-keresztmetszet kiválasztásakor.

Ezért állandó alacsony feszültség mellett jobb stabilizátort felszerelni. Ebben az esetben az UPS autotranszformátor terhelése kisebb lesz, ami meghosszabbítja annak élettartamát. Ezenkívül a feszültségkiegyenlítés figyelembevételével olcsóbb szünetmentes tápegységeket vásárolhat.

Szünetmentes tápegység egyenáramú fogyasztók számára

Egyes készülékeknél szükség van a 12, 24 vagy 48 V egyenfeszültségű szünetmentes tápellátásra. Eladó egy ilyen típusú UPS is. Jelöléseik a „DC” rövidítést tartalmazzák. Léteznek 60, 110 vagy 220 V feszültségű egységek is, de ezeket az iparban vagy az energetikában használják.

A belső felépítésű DC szünetmentes tápegységek közötti különbség a klasszikus modellektől az inverter hiánya. Az akkumulátorok közvetlenül a kimenetre csatlakoznak egy áramkorlátozó mérősönttel ellátott mágneskapcsolón keresztül, amely megakadályozza az akkumulátorok elfogadhatatlan mélykisülését.

Néha előfordulhat, hogy a kimeneten stabilizáló konverter található, ha az UPS-ről táplált eszközök érzékenyek a kis feszültségingadozásokra.

Feszültségátalakítókkal együtt a 48 W-os egyenáramú UPS akár 1 km kerületű videó megfigyelő rendszert is képes táplálni

Ezek a tartalék tápegységek a következő egyenáramú háztartási berendezések védelmére szolgálnak:

• CCTV rendszerek és biztonság;
• mindenféle érzékelő (szivárgás, füst, tűz, mozgás stb.);
• Világítási rendszerek;
• távközlési eszközök;
• kommunikációs rendszerek;
• vezérlőrendszer elemei "okos ház".

Sok egyenáramú UPS-hez van lehetőség külső akkumulátorok csatlakoztatására. Ebben az esetben az általuk kiszolgált eszközök autonóm működése nagyon hosszú lehet.

Következtetések és hasznos videó a témában

Röviden a háztartási UPS főbb jellemzőiről:

Az UPS típusok és jellemzőik sokfélesége a használatuk eltérő körülményeiből adódik: a csatlakoztatott eszközök teljesítménye és típusa, az adott elektromos hálózat paraméterei és jellemző problémái.A szünetmentes táp általában nem a rendszer legdrágább eleme, de működésének stabilitása ettől függ. Ezért meg kell határoznia a működési feltételeket, és gondosan ki kell választania a modellt.

Van még kérdése a cikk témájával kapcsolatban? Vagy kiegészítheti ezt az anyagot érdekes információkkal a UPS-ről? Kérjük, írja meg észrevételeit, tegyen fel kérdéseket és ossza meg tapasztalatait az alábbi blokkban.