Jak fungují zdroje nepřerušitelného napájení (UPS). Zdroje nepřerušitelného napájení: pokus vyvinout komplexní metodologii testování

Průmyslové řešení: UPS je spolu s chráněným zařízením namontována do 19" racku

Zdroje nepřerušitelného napájení se vyvíjely souběžně s počítači a dalšími špičkovými zařízeními, aby tomuto zařízení poskytovaly spolehlivé napájení, což standardní napájecí sítě nemohou poskytnout. :128 Nejběžnější provedení jsou jako samostatné zařízení, včetně baterie a DC/AC měniče. Jako záložní zdroj lze využít i setrvačníky a palivové články. V současné době je výkon UPS v rozsahu 100 W ... 1000 kW (nebo více), jsou možná různá výstupní napětí. :142

Důvody použití

Krátkodobé poruchy v běžném provozu elektrické sítě jsou nevyhnutelné. Většina krátkodobých výpadků proudu je způsobena zkraty. Úplně ochránit před nimi elektrickou síť je prakticky nemožné, v každém případě by to bylo velmi nákladné. :S. 6 Krátkodobé výpadky proudu se vyskytují mnohem častěji než dlouhodobé. Dlouhému výpadku napájení lze předejít použitím automatického přepínače přenosu (ATS). V tomto případě dojde ke krátkodobým přerušením napájení nejen v případě zkratu na některém z napájecích vedení ATS, ale i na vedeních zásobujících sousední spotřebiče. :S. 8

Nepřerušovaný zdroj se od garantovaného liší tím, že v případě garantovaného napájení je povolena přestávka po dobu zprovoznění záložního zdroje. V případě nepřerušitelného napájení je nutné „okamžité“ zprovoznění záložního zdroje. Tento důležitý požadavek omezuje rozsah záložních zdrojů vhodných pro použití v nepřerušitelných zdrojích napájení. V praxi lze obvykle použít pouze jeden takový zdroj – baterii.

Hlavní funkcí UPS je zajistit kontinuitu napájení pomocí alternativního zdroje energie. UPS navíc zlepšuje kvalitu napájení stabilizací jeho parametrů ve stanovených mezích. UPS obvykle používají chemické zdroje proudu jako úložiště energie. Kromě nich lze použít další pohony. :P. 1.1 Primárním zdrojem může být napájení ze sítě nebo generátoru. :P. 3.1.3

Průmysl

Složitá technologická zařízení moderní průmyslové výroby nemohou normálně fungovat, pokud není nepřerušené napájení. Výpadek proudu na několik sekund či dokonce desetin sekundy vede u mnoha průmyslových podniků k narušení kontinuálního technologického procesu a k zastavení výroby. :S. 5

Pokud je přípustná doba výpadku proudu kratší než 0,2 s, lze použít pouze nepřerušitelné zdroje napájení, ochrana jističem zkratového obvodu pro zkrácení doby výpadku proudu je v tomto případě nemožná nebo neúčinná. Pokud je povolená doba delší než 0,2 s, je možné použít ochranu napájení nebo použít nepřerušitelné zdroje napájení. S povolenou dobou 5 ... 20 s je možné opustit nepřerušitelné zdroje napájení a použít ATS. :S. 61

U elektromotorů mohou poklesy napětí v síti 0,4 kV s trváním 0,3 ... 0,5 s vést k tomu, že vektory zbytkového EMF elektromotorů mohou být v protifázi s vektory napětí sítě. Výsledkem je, že po obnovení napájení budou fungovat elektromagnetické spouště jističů a konečné vypnutí elektromotorů. Nebezpečí přitom nepředstavují poklesy napětí s délkou trvání kratší než 0,3 s, proto je u elektromotorů boj s poklesy napětí obvykle zaměřen na zabránění vypnutí stykačů v hlavním silovém obvodu 0,4 kV. Jedním z těchto opatření je napájení ovládacích obvodů stykače z nepřerušitelného zdroje napájení. :S. 251

Náchylnost průmyslových logických automatů na poklesy napětí je podobná jako u počítačů. :160

Při přerušení napětí 5 ... 10 ms a 80 ... 120 ms může dojít k poruše stykačů a relé. Rozdíl v činnosti stejného zařízení je způsoben rozdílem v okamžité velikosti střídavého napětí, když začal pokles napětí. Když napětí prochází nulou, stabilita je více než 10krát větší. :165

Doma a kanceláře

Nejčastějším využitím v domácnostech a kancelářích je vypnutí počítače bez ztráty dat při výpadku proudu. Při poklesu napětí trvajícím 0,2 s se postupy čtení/zápisu počítače zastaví; 0,25 s - zablokování operačního systému; 0,4 s - restart. :158

nouzový

Napájecí zdroje, které se používají v případě přerušení normálního napájení, se dělí na záložní a napájecí zdroje pro bezpečnostní systémy.

Nařízení

Mezinárodní elektrotechnická komise přijala skupinu norem:

Mezinárodní klasifikace UPS

Historie elektronických AC UPS začíná vynálezem tyristorů v roce 1957. V roce 1964...1967. byly vytvořeny redundantní UPS do 500 kVA. K dnešnímu dni je hlavní změnou v konstrukci nahrazení tyristorů tranzistory IGBT. :130

Schéma zálohování

Nevýhody: v režimu "on line" nevykonává funkci špičkového filtrování a poskytuje pouze extrémně primitivní stabilizaci napětí (obvykle 2-3 reléově spínané stupně autotransformátoru, funkce se nazývá "AVR").

V bateriovém režimu některé, zvláště levné, obvody dávají zátěži frekvenci mnohem vyšší než 50 Hz a střídavý průběh, který má jen málo společného se sinusovkou. Je to dáno použitím klasického velkorozměrového transformátoru v obvodu (místo invertoru na bázi polovodičových spínačů). Vzhledem k tomu, že transformátor této velikosti má (vzhledem k výskytu hystereze v jádře) omezení přenášeného výkonu, který roste lineárně s frekvencí, stačí tento transformátor (zabírá 1/3 objemu celého UPS) pro napájení obvodu nabíjení baterie 50 Hz v režimu "síť". Ale v režimu baterie musí tímto transformátorem procházet stovky wattů energie, což je možné pouze zvýšením frekvence.

To vede k nemožnosti napájení spotřebičů např. asynchronními motory (téměř všechny domácí spotřebiče včetně topných systémů).

Z takové UPS lze vlastně napájet pouze zařízení nenáročná na kvalitu napájení, tedy např. všechna zařízení se spínanými zdroji, kde je napájecí napětí okamžitě usměrněno a filtrováno. Tedy počítače a velká část dnešní spotřební elektroniky. Můžete také napájet osvětlovací a topná zařízení.

Dvojitý konverzní obvod

Režim dvojité konverze (anglicky online, double-conversion, online) - slouží k napájení zatížených serverů (například souborových serverů), vysoce výkonných pracovních stanic lokálních sítí, ale i jakéhokoli jiného zařízení, které klade vysoké nároky na kvalitu síťového napájení. Principem činnosti je dvojitá konverze (dvojitá konverze) druhu proudu. Nejprve se vstupní střídavý proud převede na stejnosměrný a poté zpět na střídavý pomocí invertoru. V případě výpadku vstupního napětí není potřeba přepínání zátěže na bateriové napájení, jelikož baterie jsou vždy zapojeny do obvodu (tzv. bateriový buffer režim) a u těchto UPS nemá parametr „doba přepnutí“ smysl. Pro marketingové účely lze použít frázi „doba přenosu je 0“, která správně odráží hlavní výhodu tohoto typu UPS: neexistuje žádná časová prodleva mezi ztrátou externího napětí a začátkem napájení z baterie. UPS s dvojitou konverzí mají v on-line režimu nízkou účinnost (od 80 do 96,5 %), proto se vyznačují zvýšeným odvodem tepla a hlučností. Dnešní přední UPS střední a vysoké kapacity však disponují řadou inteligentních režimů, které automaticky upravují provozní režim pro zvýšení účinnosti až na 99 %. Na rozdíl od předchozích dvou schémat jsou schopny korigovat nejen napětí, ale i frekvenci (VFI dle klasifikace IEC).

výhody:

nedostatek času přepnutí na napájení z baterie;
sinusové výstupní napětí, to znamená schopnost napájet jakoukoli zátěž, včetně topných systémů (které mají asynchronní motory).
možnost nastavení napětí i frekvence (takové zařízení je navíc zároveň nejlepším možným stabilizátorem napětí).

nedostatky:

Nízká účinnost (80-94%), zvýšená hlučnost a odvod tepla. Téměř vždy zařízení obsahuje ventilátor počítačového typu, a proto není tiché (na rozdíl od line-interactive UPS).
Vysoká cena. Asi dvakrát až třikrát vyšší než line-interactive.

DC UPS

Specifikace UPS

Design

Zařízení pro skladování energie

Chemikálie

Realizace hlavní funkce je dosažena provozem zařízení z baterií instalovaných ve skříni UPS, pod kontrolou elektrického obvodu, tedy jako součást jakékoli UPS, kromě kontrolní schémata, zahrnuta Nabíječka, který zajišťuje nabíjení baterií za přítomnosti síťového napětí, čímž zajišťuje, že UPS je vždy připravena na offline provoz. UPS může být vybavena přídavnou (externí) baterií pro prodloužení doby chodu.

V nepřerušitelných zdrojích napájení lze použít chemické zdroje proudu (CSS):

dynamický

Kondenzátory

Při použití stejnosměrného ATS pomocí reléového obvodu lze použít velký kondenzátor k odstranění výpadků napájení během přenosu. :S. 229

bypass

Bypass je jednou z jednotek, které tvoří UPS. Bypass režim (angl. Bypass, "bypass") - zátěž je napájena filtrovaným síťovým napětím, které obchází hlavní obvod UPS. Přepnutí do režimu Bypass se provádí automaticky nebo ručně (ruční aktivace je zajištěna v případě preventivní údržby UPS nebo výměny jejích součástí bez odpojení zátěže). Může dělat tzv. fazanul ("přes nulu"). Používá se v on-line obvodech, navíc UPS vypnutá tlačítkem OFF online zůstává v režimu bypassu, totéž se děje při zničení silových prvků obvodu, určovaného řídícími obvody, stejně jako při nouzovém vypnutí obvodu z důvodu přetížení výstupu. V line-interactive UPS je „on-line“ režimem bypass.

Stabilizátor střídavého napětí

Používá se v UPS, které fungují na interaktivním okruhu. Často je UPS vybavena pouze step-up "boosterem" (eng. booster), který má pouze jeden nebo více boost kroků, ale existují modely, které jsou vybaveny univerzálním regulátorem, který funguje jak pro zvýšení (boost), tak pro snížení (buck) napětí. Použití stabilizátorů umožňuje vytvořit obvod UPS, který vydrží dlouhé hluboké „přesazování“ a „propadávání“ vstupního síťového napětí (jeden z nejčastějších problémů domácích elektrických sítí) bez přechodu na baterie, což může výrazně zvýšit „životnost“ baterie.

střídač

střídač- zařízení, které převádí druh napětí ze stejnosměrného na střídavé (obdobně střídavé na stejnosměrné). Hlavní typy měničů:

měniče, které generují obdélníkové napětí;
měniče s postupnou aproximací;
měnič s pulzně šířkovou modulací (PWM).
převodník s pulzní modulací (IPM, angl. Pulse-density modulation)

Indikátor, který charakterizuje míru, do jaké se průběh napětí nebo proudu liší od ideálního sinusového průběhu - koeficient nelineárního zkreslení (angl.). Typické hodnoty:

0% - průběh zcela odpovídá sinusoidě;
asi 3 % - tvar blízký sinusoidě;
asi 5 % - tvar signálu blízký sinusoidě;
až 21 % - signál má lichoběžníkový nebo stupňovitý tvar (upravený sinus nebo meandr);
43% a více - obdélníkový signál (meandr).

Pro snížení vlivu na průběh napětí v napájecí síti (pokud je vstupním uzlem UPS s dvojitou konverzí tyristorový usměrňovač, prvek je nelineární a spotřebovává velký pulzní proud, takový UPS způsobuje vyšší harmonické) ve vstupním obvodu UPS, speciální THD filtr. Při použití tranzistorových usměrňovačů je koeficient nelineárního zkreslení (angl. Celkové harmonické zkreslení, THD) je asi 3 % a filtry se nepoužívají.

Transformátor

Galvanické oddělení mezi vstupem a výstupem (v UPS se to zpravidla vůbec nedělá ze základních úvah o přeskočení "přes nulu" k zátěži, to znamená absence jakéhokoli přepínání nulového vodiče ze vstupu UPS na jeho výstup) provádí UPS instalovaná ve vstupním obvodu (mezi sítí a usměrňovačem) vstupní izolační transformátor. V souladu s tím je ve výstupním obvodu UPS umístěn mezi střídač a zátěž výstupní izolační transformátor, který zajišťuje galvanické oddělení mezi vstupem z obvodu UPS a výstupem do připojené zátěže.

Rozhraní

Pro rozšířené sledování stavu samotné UPS (například úroveň nabití baterií, parametry elektrického proudu na výstupu) se používají různá rozhraní: pro připojení k počítači - sériový (COM) port nebo USB, přičemž výrobce UPS dodává proprietární software, který umožňuje po analýze situace určit provozní dobu a dát obsluze možnost bezpečně vypnout počítač a dokončit práci všech programů. Pro sledování stavu zdrojů nepřerušitelného napájení a dalších zařízení prostřednictvím místní sítě se používá protokol SNMP a specializovaný software.

Pro zvýšení spolehlivosti celého systému jako celku se používá redundance - schéma, které se skládá ze dvou nebo více UPS.

Výrobci

Rozdělení prodeje UPS podle výrobců (2017, IT Research).

UPS je zkratka pro "uninterruptible power supply". Zkratka v angličtině - UPS (Uninterruptible Power Supply) , proto jsou běžné i názvy UPS, UPS, upsnik.

Hlavní funkcí nepřerušitelného zdroje napájení je poskytovat elektřinu k němu připojeným zařízením během výpadků v hlavní síti. Ale v závislosti na typu zařízení mohou být parametry takového autonomního napájení vyžadovány radikálně odlišné. V souladu s tím nabízí trh UPS různé typy zařízení, které se liší v mnoha parametrech:

princip fungování: offline, linkově interaktivní, online;
typ automatické regulace napětí;
kvalita filtrování síťového rušení;
kapacita (počet ampérhodin, nebo jinými slovy - jak dlouho vydrží na baterii);
doba přepnutí na baterie při výpadku proudu;
možnost připojení dalších externích baterií;
různé doplňkové funkce (filtrační zásuvky, zásuvky pro telefonní a síťový kabel, LCD displej, synchronizace s PC) atd.

Jak si vybrat UPS s tak rozmanitými modely ? Jak pochopit, jak se liší? V tomto článku se podíváme na hlavní typy nepřerušitelných zdrojů napájení, jejich rozdíly a jaké další funkce výrobci vybavují UPS. V dalším - jak vybrat UPS v závislosti na vlastnostech vašeho zařízení, jak vypočítat jeho požadovaný výkon atd.

Tři hlavní typy UPS

Off-line (Back-UPS, standby, standby) nepřerušitelný zdroj napájení

Redundantní UPS Příklad: Model .

Princip fungování tohoto typu nepřerušitelného zdroje napájení je velmi jednoduchý:

Dokud je napájení v síti v rámci nastavených hodnot, UPS napájí připojená zařízení přímo ze sítě a současně dobíjí baterii. Výkon procházející UPS není regulován, k filtraci pulsů a šumu dochází na nejjednodušší úrovni, pomocí pasivních filtrů. Průběh odpovídá síťovému signálu, tedy sinusoidě.

Jakmile dojde k výpadku síťového napájení, UPS se přepne na bateriové napájení. Invertor, který na výstupu převádí stejnosměrný proud z baterie na střídavý, je jedním z nejjednodušších instalovaných v tomto typu UPS, takže průběh neodpovídá správné sinusoidě. Výrobci dělají maximum, aby to přiblížili sinusoidě, takže to bylo stupňovité.

UPS se také přepne na off-line autonomní napájení, pokud úroveň napětí v síti klesne pod nebo stoupne nad prahové hodnoty, mohou se lišit v závislosti na značce nepřerušitelného zdroje napájení.

Doba přepnutí na baterie se u různých modelů pohybuje od 5 do 20 ms. Ta je poměrně vysoká a u některých modelů zařízení může takto dlouhé zpoždění nepříznivě ovlivnit výkon. . Dlouhodobý provoz relé je způsoben tím, že zařízení potřebuje, aby se fáze sítě a napětí baterie shodovaly v okamžiku zapnutí autonomního napájení, a protože nejsou synchronizovány, trvá to nějakou dobu.

Schéma provozu záložního zdroje záložního typu.

Výhody pohotovostního UPS:

levná cena,
vysoká účinnost,
tichý provoz.

nedostatky:

dlouhé přepínání na bateriový provoz (od 5 do 20 ms);
tvar výstupního signálu není sinusoida;
filtrování rušení, šumu a pulzůna lince je dost drsná;
při práci ze sítě nedochází k úpravě napětí a frekvence.

Line Interactive UPS

Line Interactive UPS Příklad: Model

Tento typ nepřerušitelného napájení si kupující nejčastěji vybírají, protože optimálně kombinuje funkčnost a cenu.

Schéma činnosti lineárně-interaktivní UPS obsahuje AVR - modul pro automatickou úpravu vstupního napětí sítě. To znamená, že na rozdíl od záložního typu UPS nejen propouští energii přes sebe, ale také ji stabilizuje, i když ne plynule, ale v krocích.

Při provozu ze sítě při normálních napěťových úrovních linkový interaktivní nepřerušitelný zdroj propouští příchozí signál přes pasivní filtry rušení a šumu, zatímco se baterie nabíjí.

Když napětí v síti stoupne nebo klesne, linkově interaktivní UPS jej postupně upraví. Když napětí dosáhne určité prahové hodnoty, AVR jej sníží nebo sníží o pevnou hodnotu (nebo procento). V operačním schématu AVR může být několik takových prahových kroků a pro práci se sníženou a zvýšenou úrovní lze použít různý počet opravných kroků (například 2 - pro zvýšení a 1 - pro snížení).

Pokud síťové napětí klesne nebo stoupne na hodnoty, které leží mimo dostupný vstupní rozsah UPS, přepne se zařízení na bateriový provoz, stejně jako v případě úplného výpadku proudu. Tato minima a maxima se mohou lišit v závislosti na vytíženosti UPS. Pokud je například UPS zatížena ze 70 % a voltmetr ukazuje 160 V v síti, nepřerušitelné napájení se přepne na baterie. A při 30% zátěži a napětí 150V ještě reguluje pomocí AVR transformátoru.

Některé z lineárně-interaktivních modelů se neliší formou výstupního signálu od typu nepřerušitelné zálohy: mají stupňovitou sinusoidu. Někteří výrobci, zejména s rostoucí poptávkou po UPS pro kotle, vybavují své zdroje nepřerušitelného napájení měniči, které produkují správnou sinusovku.

Doba přepnutí na bateriový provoz u čistě sinusových line-interaktivních UPS je rychlejší než u jejich protějšků v pohotovostním režimu. Důvodem je, že u UPS tohoto typu se tvary křivky napětí shodují (jak ze sítě, tak z baterie je to sinusoida), což urychluje fázovou synchronizaci a tím pádem i spuštění autonomního napájení.

Výhody line-interactive UPS:

rozumnou cenu,
tichý provoz
automatické nastavení vstupního napětí,
u některých modelů - čistá sinusovka na výstupu,
spínací čas je kratší než u pohotovostních (průměrně 4-8 ms, u některých modelů 2-4 ms).

nedostatky:

žádná regulace frekvence
nedostatečně úplné filtrování rušení, šumu a impulsů sítě,
regulace napětí není plynulá, ale stupňovitá,
Účinnost je nižší než u off-line nepřerušitelného zdroje napájení.

UPS s dvojitou konverzí (online)

Příklad UPS s dvojitou konverzí: Model .

Jedná se o nejdražší, ale také nejlepší typ UPS. Optimálně se hodí pro drahá, vrtošivá zařízení, kde je důležité nejen konstantní napětí, ale také frekvence, stejně jako účinné filtrování šumu, čistý sinusový signál a žádné zpoždění při přechodu na bateriový provoz.

Ve skutečnosti takový nepřerušitelný zdroj pracuje neustále, stabilizuje, filtruje příchozí signál, vyrovnává frekvenci a tvar výstupního signálu.

V síťovém režimu, příchozí střídavé napětí je stabilizováno a převedeno na stejnosměrné usměrňovačem a distribuováno mezi baterii (pro případné dobití) a střídač. Střídač převádí stejnosměrný proud na střídavý proud a vydává signál ve formě čisté sinusovky, správné frekvence, správného napětí. Rušení a šum zcela chybí – po dvojité konverzi prostě nezůstávají.

Takové neustálé „zahrnutí“ nepřerušitelného zdroje napájení do sítě dává jednu z jeho významných výhod: okamžitý přechod na bateriový provoz. Vlastně je dokonce těžké to nazvat „spínáním“, protože proud neustále prochází přes usměrňovač, baterii (během nabíjení) a střídač. V okamžiku, kdy napětí v síti klesne pod prahové hodnoty nebo dojde k úplnému výpadku proudu, střídač jednoduše začne odebírat část energie z baterie, nikoli z usměrňovače. Stává se to okamžitě.

UPS s dvojitou konverzí mají obvykle ještě jeden provozní režim: bypass. Jedná se o redundantní vedení, které jde přímo ze vstupu na výstup UPS a obchází usměrňovač, baterii a střídač. Umožňuje v kritických okamžicích pro UPS: přetížení (například rozběhovými proudy), výpadek střídače a další - dodávat elektřinu přímo do připojených zařízení, čímž se zabrání selhání prvků zařízení.

Neustálý provoz UPS má určitou nevýhodu: zvýšený odvod tepla, který vyžaduje účinné chlazení. UPS online jsou proto nejčastěji vybaveny ventilátory, díky čemuž není jejich provoz v obytných oblastech tak pohodlný jako jiné typy tichých nepřerušitelných zdrojů napájení.

Výhody online UPS:

stabilizace konstantního napětí,
stabilizace konstantní frekvence,
čistý sinusový výstup
efektivní filtrování šumu, pulzů a rušení,
okamžitý přechod na baterie.

nedostatky:

vysoká cena,
zvýšená hladina hluku
nejnižší účinnost ze všech typů UPS.

Při výběru zdroje nepřerušitelného napájení je třeba vzít v úvahu, že existují výjimky. Některé line-interactive UPS mohou stát více než online modely jiného výrobce, doba přechodu na bateriový provoz u záložního UPS nemusí být o nic větší, nebo dokonce méně než u některých line-interactive UPS apod. Proto je v každém případě nutné číst specifikace konkrétního modelu.

Další funkce UPS

Kromě určení typu zdroje nepřerušitelného napájení, který potřebujete, byste při výběru UPS měli věnovat pozornost také tomu, jakou funkcionalitu obsahuje. UPS může mít různé další funkce a konstrukční prvky:

Synchronizace s PC. Tato funkce je přítomna v ne nejlevnějších modelech, ale je velmi pohodlná. Pomocí speciálního softwaru přenáší UPS data v reálném režimu do počítače o stavu elektrického vedení, úrovni nabití baterie. Kromě čistě informační složky nechybí ani funkce, jako je například autonomní vypnutí počítače s uloženými daty ve všech aplikacích při výpadku proudu.

Studený start. Nepřerušitelný zdroj napájení vybavený touto funkcí lze zapnout při absenci elektřiny v síti. Například zhasla světla, uložili jste dokumenty, vypnuli počítač a UPS, ale po chvíli byla naléhavá potřeba zkopírovat dokument na USB flash disk. UPS se studeným startem lze zapnout, i když v síti stále není napájení, a dokončit práci.

Dříve vypadaly konektory pro připojení zařízení v nepřerušitelném zdroji napájení v podstatě takto:

Tento konektor IEC 320 je skvělý pro připojení různých počítačových zařízení. Nelze k němu však připojit zařízení s běžným napájecím kabelem, stejným WiFi routerem. Pro tyto účely můžete použít přepěťovou ochranu s podobným konektorem, který se připojuje k UPS, a již do ní zahrnout různá zařízení. Ale to není vždy pohodlné.

Proto bylo nyní mnoho modelů jednoduše doplněno zásuvkami typu Schuko (často jim říkáme eurozásuvky), takže zařízení lze zapnout přímo:

Zásuvky pro filtrování šumu. UPS může být vybavena zásuvkou nebo více zásuvkami pro citlivá zařízení, která nedodávají energii během výpadku proudu, ale chrání připojená zařízení před rušením ze sítě.

Zásuvky pro telefonní linku, kroucený pár. Vysokonapěťové impulsy lze přenášet nejen přímo po elektrickém napájecím kabelu, ale také při různých nehodách a poruchách - jak po telefonním kabelu, tak po kroucené dvoulinkě. Pro ochranu telefonního, síťového a počítačového vybavení poskytují někteří výrobci speciální konektory (vstup/výstup), kam lze připojit telefonní nebo internetovou linku.

Pokračování v dalším článku.

webová stránka

Ahoj všichni! Při výběru zdroje nepřerušitelného napájení musíte být připraveni, znát a rozumět několika důležitým bodům, kterým byste měli věnovat pozornost. To vše a mnohem více bude probráno v tomto článku.

Nepřerušitelný zdroj napájení je zařízení s vestavěnou baterií (bateriemi) pro záložní napájení různých zařízení při výpadku proudu.

V praxi se UPS používají v podnicích, v různých institucích, méně často v každodenním životě. Prostřednictvím nepřerušitelného zdroje napájení se spouští nejen osobní počítače, ale také síťová - komunikační zařízení. Například díky UPS můžete bezpečně vypnout svůj osobní počítač s předběžným uložením všech dokumentů.

Chcete-li vybrat správný zdroj nepřerušitelného napájení, rozhodněte se o několika parametrech:

1) Kde a k čemu se bude UPS používat ( zde vybereme typ zařízení)?
2) Celkový výkon připojených zařízení, požadovaný počet a typ zásuvek.
3) Jak dlouho by měla UPS běžet bez napájení?

Možná jsou to nejdůležitější parametry při výběru. Pojďme analyzovat každý podrobněji.

Náhradní

Vzhledem k nízkým nákladům je tento typ UPS dostupný pro masové spotřebitele. Jakmile elektřina zmizí, nebo „překročí“ stanovené normy, UPS převede výkon zátěže do offline režimu, tzn. z baterie. Jakmile se napájení ze sítě vrátí do normálu, zařízení se přepne do normálního režimu a nabije „vybité“ baterie. Konstrukce a obvody zařízení jsou jednoduché a doba přechodu na bateriové napájení se pohybuje od 4 do 15 ms. Takové UPS jsou vhodné pro ty, kteří si nemohou dovolit jiné typy UPS.

Lineární interaktivní

Line-interaktivní typ UPS má složitější obvody. K dispozici je krokový regulátor napětí (AVR). Udržuje stabilní výstupní napětí s výraznými odchylkami vstupního napětí, kdy se záložní UPS neustále přepíná do režimu offline během přepětí. Proto takové UPS vydrží mnohem déle. Doba přepnutí na baterii je v tomto případě 4-7 ms.

Line-interactive UPS jsou dnes běžným typem, záběr je v tomto případě o něco širší než u záložních. K takové UPS můžete připojit několik počítačů, síťových a telekomunikačních zařízení, používat ji nejen doma, ale také v průmyslu a podnicích.

UPS s dvojitou konverzí

Princip činnosti je mnohem složitější: střídavé napětí sítě se díky usměrňovači převede na stejnosměrné, střídač pak opět přemění napětí na střídavé. Proto se tento typ nazývá „double-converted“ nebo „on-line“. Díky tomuto přístupu nejsou žádné změny ve vnější síti hrozné a neovlivňují fungování zařízení napájeného z UPS.

UPS s dvojitou konverzí jsou vhodnější pro instalaci do serverových nebo výrobních místností, kde je kvalita napájení jedním z důležitých parametrů pro provoz všech zařízení (servery, brány, síťová a komunikační zařízení, audio-video zařízení).

V tomto případě jsou všechny baterie UPS vždy připojeny k instalovanému měniči, proto v případě výpadku napájení v elektrické síti začnou být všechny spotřebiče automaticky napájeny z baterií.

UPS s dvojitou konverzí mají velkou kapacitu, z tohoto důvodu mají mnohé z těchto typů UPS vysokou hladinu hluku a zvýšený odvod tepla a jsou také velmi drahé.

napájení UPS

Hlavním parametrem při výběru UPS je její výstupní výkon, který výrobci uvádějí ve VA. Jak pochopit, kolik energie je potřeba?

1. Zjistíme výkon vašeho zařízení, které se chystáte připojit k UPS. Spotřebu energie můžete vidět v pasu / návodu nebo na těle jakéhokoli elektrického spotřebiče.
2. Shrňte to.
3. Protože výkon UPS je plný a je udáván ve voltampérech (VA, VA) a výkon zařízení je udáván ve wattech (W, W), náš celkový výkon je také nutné přepočítat na VA. K tomu vydělíme přijatý celkový výkon účiníkem, který se rovná 0,6.
4. Nahoďte 20 % navrch pro marži, aby UPS nefungovala neustále na limitu.

Pro větší přehlednost uvedu příklady výpočtu:

Příklad #1. Typický rozpočet PC

Když sečteme výkon každého zařízení, dostaneme celkový výkon 340 W.

Dále převedeme výkon z wattů na voltampéry. Používáme vzorec Pva = Pw/0,6 . V našem případě se ukazuje, že 340 / 0,6 * 1,2 = 680 VA. Kde se vzal parametr 1.2, ptáte se? Je to velmi jednoduché, výkon UPS musí být vždy alespoň o 20 % větší než celkový výkon. Vzhledem ke všem parametrům se ukazuje, že pro tento příklad je vyžadován nepřerušitelný zdroj napájení s kapacitou nejméně 680 VA, k tomu je docela vhodný záložní typ UPS, který může pracovat ne více než 10 minut pod zátěží. Tento čas stačí k úspěšnému dokončení práce a vypnutí PC.

Příklad č. 2. Herní PC

Když znovu sečteme výkon, dostaneme celkový výkon 850 wattů. Podle výše uvedeného příkladu vypočítáme: 850 / 0,6 * 1,2 = 1700 VA. Pro tento příklad je vyžadován zdroj nepřerušitelného napájení s kapacitou alespoň 1700 VA, UPS typu line-interactive je v pořádku. Takové UPS dokonale podporují autonomní provoz po dobu 15-30 minut při plné zátěži.

Typy konektorů a rozhraní

Při výběru UPS musíte předem myslet na to, kolik zařízení bude k UPS připojeno a jaké typy konektorů jsou potřeba?

K UPS není připojen pouze PC, ale často i další periferní zařízení. Nejdůležitější je, aby počet konektorů odpovídal množství připojeného zařízení, je lepší volit vždy s rezervou 1-2 konektory.

UPS má zpravidla dva typy konektorů:

CEE 7 Schuko (zástrčka pro Euro zásuvku);
- IEC 320 C13 (zástrčka počítače);

Je důležité, aby všechny konektory odpovídaly typu konektorů připojeného zařízení. Pokud má zařízení například konektory typu CEE 7 Schuko a UPS má pouze několik konektorů typu IEC 320 C13, pak k němu požadované zařízení jednoduše nelze připojit. K takovému konektoru si budete muset dokoupit adaptér a to jsou vyhozené peníze. Abyste se nedostali do čerpání, pečlivě si prohlédněte typy konektorů zakoupené UPS.

V závislosti na modelu UPS se počet konektorů pohybuje od 1 do 10, avšak počet, který zajišťuje nepřerušitelné napájení, je všude jiný, jejich zvýšení vede ke zvýšení nákladů na zařízení. Je lepší zvolit modely, které mají více přímých výstupních napájecích konektorů ( POUZE SURGE), protože prostřednictvím konektorů UPS ( nízký výkon) nemůže napájet všechny elektrické spotřebiče. UPS tedy bude také jakýmsi „tee-extension“ pro připojení zařízení „napřímo“.

Servisní konektory USB-B nebo RS-232 jsou určeny pro konfiguraci UPS, pomocí speciálního softwaru můžete ovládat provozní režimy UPS, sledovat nebo konfigurovat automatické vypnutí UPS s určitou taktikou práce.

V poslední době jsou relevantní UPS pro domácnost, které mají konektory USB-A, s jejich pomocí můžete nabíjet různá zařízení (smartphony, tablety, mp3 přehrávače a další zařízení).

Životnost baterie

Životnost baterií UPS závisí na kapacitě použitých baterií. Abyste nenakupovali přebytečné „olovo“, předem si promyslete, kolik času potřebujete na dokončení úkolů při výpadku proudu. Výrobci ve svých technických specifikacích zařízení uvádějí příklady doby trvání UPS z baterií. Tato doba se však obvykle udává s maximální zapojenou zátěží, v praxi se tak děje jen zřídka a tato doba je výrazně vyšší. Pokud má například UPS o výkonu 700 VA výstupní výkon 405 W, pak bude doba provozu UPS při zátěži 405 W 4 minuty, ale pokud se přes takovou UPS spustí systémová jednotka a monitor o celkovém výkonu 320 W, pak se samozřejmě doba reálného provozu z baterie o něco prodlouží. Za 10 minut takové práce můžete bezpečně uložit všechny dokumenty, projekty a vypnout PC.

Aby UPS udržela nepřetržitý a nepřerušovaný provoz připojeného zařízení, musíte se rozhodnout pro UPS s možností připojení dalších baterií. Může se jednat buď o samostatná pouzdra, nebo o přímé připojení baterií pomocí speciálních vodičů. V takovém případě si zakupte potřebný počet přídavných baterií.

Některá pracoviště s drahými zdroji nepřerušitelného napájení s přídavnými bateriovými moduly nelze vypnout ani z důvodu údržby. Proto je tak důležité, aby takové UPS měly schopnost vyměňovat baterie za chodu bez vypnutí zařízení.

Displej, chlazení a hlučnost

Má zdroj nepřerušitelného napájení ovládací tlačítka? Pak byste měli věnovat pozornost přítomnosti displeje, protože usnadňuje používání zařízení. LCD displej zobrazuje všechny užitečné informace: vstupní a výstupní napětí, procento baterie, životnost baterie, výkon a frekvenci.

Zdroje redundantního typu mají nízkou hlučnost a rozptyl tepla, což není případ UPS s dvojitou konverzí a některých modelů typu line-interactive. Taková zařízení jsou vybavena dalšími ventilátory, které přispívají k chlazení. Proto mají vysokou úroveň hluku a odvodu tepla.

Než si koupíte nový UPS, měli byste se seznámit s některými „interními“ aspekty jeho provozu. A aby vám nepřerušitelný zdroj energie sloužil co nejdéle a vytěžil z vaší investice maximum, zkuste se řídit níže uvedenými radami.

Jaké baterie se používají v UPS

Všechny UPS vyráběné společností APC (a dalšími známými velkými výrobci UPS) používají olověné baterie, velmi podobné většině běžných autobaterií. Rozdíl spočívá v tom, že pokud provedeme takové srovnání, pak jsou baterie používané APC vyrobeny stejnou technologií jako nejdražší autobaterie, které jsou dnes k dispozici: elektrolyt obsažený uvnitř je v gelovitém stavu a při poškození pouzdra se nevylije; baterie je utěsněná, takže nevyžaduje údržbu, během provozu neuvolňuje škodlivé a výbušné plyny (vodík), lze ji libovolně „převracet“ bez obav z rozlití elektrolytu.

Jak dlouho vydrží baterie UPS?

Přestože různé UPS používají zdánlivě stejnou technologii baterií, životnost baterií UPS se mezi výrobci značně liší. To je pro uživatele velmi důležité, protože výměna baterie je nákladná (až 30 % původní ceny UPS). Selhání baterie snižuje účinnost systému a je zdrojem prostojů a zbytečných bolestí hlavy. Na spolehlivost baterie má podstatný vliv teplota. Faktem je, že přirozené procesy, které způsobují stárnutí baterie, jsou do značné míry závislé na teplotě. Podrobné testovací údaje poskytnuté výrobci baterií ukazují, že životnost baterie se zkrátí o 10 % s každým zvýšením teploty o 10 °C. To znamená, že UPS by měla být navržena tak, aby minimalizovala zahřívání baterie. Všechny online UPS a online hybridy běží rychleji než redundantní nebo linkově interaktivní UPS (proto je nejprve potřeba ventilátor). To je hlavní důvod, proč záložní a linkově interaktivní UPS vyžadují méně výměny baterie než online UPS.

Mám při výběru UPS věnovat pozornost provedení nabíječky?

Nabíječka je důležitou součástí UPS. Podmínky nabíjení baterií mají významný vliv na jejich životnost. Životnost baterie UPS je maximalizována, když je nepřetržitě nabíjena nabíječkou s konstantním napětím nebo plovoucí nabíječkou. Životnost dobíjecí baterie je ve skutečnosti mnohem delší než životnost jednoduchého skladování. Je to proto, že některé přirozené procesy stárnutí jsou pozastaveny neustálým dobíjením. Proto je nutné dobíjet baterii, i když je UPS vypnutá. V mnoha případech je UPS pravidelně vypínána (pokud je chráněná zátěž vypnutá, pak není potřeba udržovat UPS zapnutou, protože může vypadnout a způsobit nechtěné opotřebení baterie). Mnoho UPS na trhu neposkytuje důležitou funkci nepřetržitého dobíjení.

Ovlivňuje napětí spolehlivost?

Baterie se skládají z jednotlivých článků, každý přibližně 2 volty. Pro vytvoření baterie s vyšším napětím jsou jednotlivé články zapojeny do série. 12voltová baterie má šest článků, 24voltová baterie má 12 článků a tak dále. Při udržovacím nabíjení, jako v systémech UPS, se jednotlivé články nabíjejí současně. Vzhledem k nevyhnutelnému rozptylu parametrů mají některé prvky větší podíl na nabíjecím napětí než jiné. To způsobuje předčasné stárnutí takových prvků. Spolehlivost skupiny sériově zapojených prvků je určena spolehlivostí nejméně spolehlivého prvku. Když tedy selže jeden z článků, selže i baterie jako celek. Bylo prokázáno, že rychlost procesů stárnutí přímo souvisí s počtem článků v baterii, a proto se rychlost stárnutí zvyšuje se zvyšujícím se napětím baterie. Nejlepší typy UPS používají méně výkonnějších prvků místo více, méně výkonných prvků, čímž je dosaženo zvýšené spolehlivosti. Někteří výrobci používají vysokonapěťové baterie, které při dané úrovni výkonu mohou snížit počet drátových spojů a polovodičů, a tím snížit náklady na UPS. Napětí baterie většiny typických UPS při výkonu asi 1 kVA je 24 ... 96 V. Při této úrovni výkonu baterie UPS APC, zejména rodina Smart-UPS, nepřesahují 24 V. Nízkonapěťové baterie v UPS APC mají delší životnost než konkurenční zařízení. Průměrná životnost baterií APC je 3-5 let (v závislosti na teplotě, frekvenci cyklů vybíjení / nabíjení), přičemž někteří výrobci uvádějí životnost pouze 1 rok. Během 10leté životnosti UPS utratí uživatelé některých systémů za baterie dvakrát více než za samotnou jednotku! I když je pro výrobce jednodušší a levnější navrhnout UPS pomocí vysokonapěťových baterií, pro uživatele jsou zde skryté náklady v podobě zkrácené životnosti UPS.

Proč "Ripple" proud snižuje životnost baterie

V ideálním případě by baterie UPS měla být udržována na „float“ nebo trvale nabitá, aby se prodloužila doba používání. V této situaci odebírá plně nabitá baterie malé množství proudu z nabíječky, nazývané plovoucí proud nebo samonabíjecí proud. Navzdory doporučením výrobců baterií vystavují některé systémy UPS baterie dodatečnému zvlnění proudu. Ke zvlnění proudů dochází, protože střídač, který dodává střídavý proud do zátěže, spotřebovává stejnosměrný vstup. Usměrňovač umístěný na vstupu UPS vždy produkuje pulzující proud. Poměr zůstává nenulový i u nejpokročilejších usměrňovacích obvodů a obvodů pro potlačení zvlnění. Proto baterie, zapojená paralelně s výstupem usměrňovače, musí dávat určitý proud v těch okamžicích, kdy proud na výstupu usměrňovače klesá, a naopak, aby se dobíjela, když proud na výstupu usměrňovače klesá. To způsobí malé cykly vybíjení/nabíjení s frekvencí obvykle rovnou dvojnásobku provozní frekvence UPS (50 nebo 60 Hz). Tyto cykly opotřebovávají baterii, zahřívají ji a způsobují její předčasné stárnutí.

V UPS s baterií v pohotovostním režimu, jako je klasický pohotovostní režim, ferorezonanční pohotovostní režim, linkový interaktivní, není baterie ovlivněna zvlněnými proudy. Baterie UPS je v různé míře online (v závislosti na konstrukčních prvcích), ale přesto je vždy ovlivněna. Chcete-li zjistit, zda existují zvlněné proudy, je nutné analyzovat topologii UPS. V online UPS je baterie umístěna mezi nabíječkou a střídačem a vždy budou existovat zvlněné proudy. Jedná se o klasický, „historicky“ nejstarší typ „online dvojité konverze“ UPS. Pokud je v on-line UPS baterie oddělena od vstupu invertoru blokovací diodou, převodníkem nebo spínačem toho či onoho typu, pak by nemělo docházet ke zvlnění proudu. Přirozeně v těchto provedeních není baterie vždy zapojena do obvodu, a proto se UPS s podobnou topologií obvykle označuje jako hybridní.

Na co se u UPS nemůžete spolehnout

Baterie je nejméně spolehlivým prvkem ve většině dobře navržených systémů UPS. Architektura UPS však může ovlivnit životnost této kritické součásti. Pokud budete baterii neustále nabíjet, i když je UPS vypnutá (jak je tomu u všech UPS vyráběných společností APC), její životnost se prodlužuje. Při výběru UPS byste se měli vyvarovat topologií vysokého napětí baterie. Dejte si pozor na UPS, kde je baterie vystavena vlnění proudu nebo přehřívání. Většina systémů UPS používá stejné baterie. Konstrukční rozdíly mezi UPS různých systémů však vedou ke značným rozdílům v životnosti baterie a tím i v provozních nákladech.

Před prvním použitím nového UPS nezapomeňte nabít baterie.

Baterie nového UPS během přepravy a skladování ve skladu samozřejmě ztratily většinu „továrního“ náboje. Pokud tedy UPS okamžitě zatížíte, baterie nebudou schopny zajistit správnou úroveň údržby energie. Kromě toho rutina autotestu, která se automaticky spustí při každém zapnutí UPS (kromě Back-UPS), kromě jiné diagnostiky kontroluje, zda baterie zvládne zátěž. A protože nenabitá baterie zátěž nezvládne, systém pravděpodobně ohlásí, že je baterie špatná a je třeba ji vyměnit. Jediné, co v takové situaci musíte udělat, je nechat baterie dobít. Ponechte UPS zapojenou po dobu 24 hodin. Jedná se o první nabití baterií, zabere tedy více času než běžné běžné nabíjení, upravené v technickém popisu. Samotný UPS může být vypnutý. Pokud jste UPS přinesli z chladného místa, nechte ji několik hodin zahřát na pokojovou teplotu.

K UPS připojujte pouze zátěže, které skutečně vyžadují nepřerušitelné napájení

Použití UPS je oprávněné pouze tam, kde ztráta napájení může vést ke ztrátě dat – v osobních počítačích, serverech, rozbočovačích, routerech, externích modemech, streamerech, diskových jednotkách atd. Tiskárny, skenery a ještě více osvětlovací lampy nepotřebují UPS. Co se stane, když během tisku dojde k výpadku napájení tiskárny? List papíru se znehodnotí – jeho hodnota není srovnatelná s cenou UPS. Navíc tiskárna připojená k nepřerušitelnému zdroji při přechodu na bateriové napájení spotřebovává jejich energii a odebírá ji počítači, který ji skutečně potřebuje. Aby bylo zařízení chráněno před výboji a rušením, které nenese informace, které se mohou v důsledku výpadku proudu ztratit, stačí použít přepěťovou ochranu (například APC Surge Arrest) nebo v případě výrazných výkyvů napětí v síti přepěťovou ochranu.

Pokud se váš zdroj často přepíná do režimu baterie, zkontrolujte, zda je správně nakonfigurován. Může se ukázat, že práh odezvy nebo citlivost jsou nastaveny příliš náročně.

Otestujte UPS. Pravidelným spouštěním procedury autotestu budete mít vždy jistotu, že je vaše UPS plně funkční.

Neodpojujte UPS. Vypněte UPS pomocí tlačítka na předním panelu, ale neodpojujte napájecí kabel UPS ze zásuvky, pokud jej nenecháte na delší dobu. I když je UPS APC vypnutá, nabíjí baterie.

ComputerPress 12 "1999

Nepřerušitelný zdroj napájení je důležitým prvkem při budování komplexních systémů, kde je potřeba garance bezpečnosti proti nepředvídaným přerušením napájení.

Nepřerušitelný zdroj napájení je důležitým prvkem při budování komplexních systémů, kde je potřeba garance bezpečnosti proti nepředvídanému přerušení napájení a dalším problémům v elektrické síti. Pojďme si promluvit o tom, jaká kritéria je třeba vzít v úvahu při výběru UPS.

Nyní je trh přeplněný řadou zařízení, která se liší jak cenou, tak kvalitou. Pochopení celé této rozmanitosti je neuvěřitelně obtížné. Pokud je rozpočet omezený, musíte k výběru přistupovat co nejzodpovědněji. Proto se pro začátek vyplatí položit si několik otázek:

Jak kritické vybavení hodláte chránit?

Jaká je optimální výdrž baterie zařízení v případě výpadku proudu?

Aby bylo možné odpovědět na položené otázky, stojí za to pochopit, jaké třídy UPS v současné době existují, a určit hlavní kritéria, která je třeba vzít v úvahu při výběru UPS.

třídy UPS

Třídy prezentované na trhu UPS se od sebe liší svým chováním v různých provozních režimech a schématy. Přidělit:

Redundantní nebo off-line UPS (zálohování),
- Line-interactive UPS (Line-interactive),
- UPS s dvojitou konverzí (on-line, dvojitá konverze).

Off-Line UPS jsou považovány za nejjednodušší a nenáročné. V normálním provozu je elektřina ze sítě dodávána na vstup takového „nepřerušitelného zdroje energie“ a poté je dodávána v tranzitu do hlavní zátěže. V případě problémů se sítí (kolísání napětí a ztráty) se UPS automaticky přepne na bateriový provoz.

Nevýhody tohoto schématu provozu jsou dlouhé přepínání napájení baterií (od 4 do 10 milisekund). Kromě toho, když je UPS napájena z baterie, není zařízení napájeno s obvyklým sinusem pro síť, ale s přibližným sinusem.

Další třída Line-interactive nepřerušitelných zdrojů se zásadně neliší od Off-line obvodu. V případě nehody se také přepne napájení na baterii a tomu je věnována stejná doba (od 4 do 10 milisekund). Výstup je také přibližný sinus.

U UPS této třídy je však na vstupu transformátor, díky kterému je možné kompenzovat právě ty poklesy napětí. Je třeba zdůraznit, že Off-line a Line-interaktivní UPS nejsou určeny k připojení kritických zařízení.

Při připojování důležitých zařízení se doporučuje použít UPS s dvojitou konverzí nebo online UPS. Provoz takových zdrojů nepřerušitelného napájení je navržen tak, že díky usměrňovači dochází k usměrnění příchozího napětí. Střídač pak převádí stejnosměrné napětí na střídavé. V tomto uspořádání jsou baterie připojeny k výstupu usměrňovače a vstupu invertoru, což zajišťuje okamžitý přechod (0 milisekund) do provozu na baterie.

Kromě toho účinnost určuje, kolik tepla UPS uvolní do okolí. Tento indikátor je důležitý při navrhování serverové místnosti. Pokud je například nainstalována UPS s nízkým výkonem, nebude generovat velké množství tepla. Naopak při vysokém výkonu „nepřerušitelného zařízení“ v řádu desítek kilowattů bude uvolňování tepla velké. Aby nedošlo k přehřátí zařízení, budete muset nějakým způsobem odvést teplo z místnosti, což je další náklady na výkonné klimatizace. Pointa je, že čím vyšší je účinnost UPS, tím méně tepla bude generováno.

Jako příklad uvádíme několik možností pro efektivní a neefektivní využití UPS:

V prvním případě bylo 50 wattové zařízení připojeno k 800 wattovému UPS. Při samoobslužném provozu UPS spotřebuje asi 70 wattů. Účinnost vypočítáme podle vzorce a dostaneme 42 %.

V druhém případě při zatížení 600 W bude účinnost UPS mnohem vyšší – 89 %. Tato možnost je výhodnější a efektivnější.