Zvyšování požadavků na kvalitu elektrické energie je v současné době zcela přirozený proces. Požadavky zmíněných norem jsou dány dvěma složkami. Prvním je přání spotřebitelů co nejvíce se chránit před následky mimořádných situací v energetické soustavě. Druhá složka souvisí s provozními podmínkami zátěže. To by mělo zahrnovat požadavky na stabilní a nepřetržitý provoz inteligentních a silových elektrických zařízení, snižování ztrát v napájecí síti a podobně. Jednou z účinných možností technického řešení problému kvality elektrické energie jsou zdroje nepřerušitelný zdroj energie(UPS, anglicky UPS).

Hlavním úkolem UPS je poskytnout spotřebiteli elektřinu v okamžiku, kdy kvalitativní parametry překračují regulované normy (odběr, zvýšení napětí, výrazné tvarové zkreslení ...). Provedením tohoto úkolu může UPS:

  • odpojit od napájení a přenést výkon do zátěže pomocí vlastního zdroje;
  • napájejte zátěž korigovaným síťovým napětím.

U dražších UPS lze implementovat funkci pro zlepšení kvality spotřebovávané elektřiny (integrovaný korektor účiníku).

Typy „nepřerušitelných“

Existují tři základní typy UPS.

  1. Redundantní UPS(pohotovostní režim, offline, zálohy). Nejjednodušší a nejlevnější technické řešení(například populární APC Back-UPS CS 500). V případě výrazného přepětí nebo podpětí se UPS odpojí od sítě 220V a přejde do bateriového režimu. Hlavní prvky offline UPS: akumulátory (baterie), Nabíječka, střídač, zvyšovací transformátor, řídicí systém, filtr (obr. 1).


    A)


    b)
    Rýže. 1 Normální provoz (a) a bateriový provoz (b) Výhodou offline UPS je nízká cena a vysoká účinnost při provozu ze sítě. Nevýhody: vysoká úroveň zkreslení výstupního napětí (vysoké harmonické, ≈30% v případě obdélníkové vlny), nemožnost upravit parametry vstupního napětí. Charakteristiky výstupního napětí budou podrobněji diskutovány níže.).
  2. Interaktivní UPS(anglická linka - interaktivní). Jedná se o mezityp mezi levným a jednoduchým offline UPS a drahým multifunkčním online UPS (například ippon back office 600). Na rozdíl od offline UPS má interaktivní zdroj autotransformátor, který vám umožňuje udržovat úroveň výstupního napětí v rozmezí 220 V (+ -10 %) během poklesu / nárůstu síťové napětí(obr. 2). Počet napěťových úrovní autotransformátoru se zpravidla pohybuje od dvou do tří.


    (A)


    (b)


    (v)


    (G)
    Rýže. 2 Provoz interaktivního UPS při normálním síťovém napětí (a), při poklesu síťového napětí (b), při zvýšeném síťovém napětí (c), při výpadku síťového napětí nebo výrazném zvýšení (d) Výstupní napětí se upravuje přepnutím na odpovídající odbočka vinutí transformátoru. V případě hlubokého výpadku nebo výrazného zvýšení nebo úplného vymizení síťového napětí funguje tato třída UPS podobně jako třída offline: odpojí se od sítě a generuje výstupní napětí pomocí napájení z baterie. Pokud jde o tvar výstupního signálu, může být jak sinusový, tak obdélníkový (nebo lichoběžníkový).
    Výhody line-interactive ve srovnání s pohotovostním UPS: rychlejší doba přepnutí na offline práce z baterií, stabilizace napěťové hladiny na výstupu. Nevýhody: nižší účinnost při provozu ze sítě, více vysoká cena(ve srovnání s offline typem), špatné filtrování přepětí (surge).
  3. UPS s dvojitou konverzí(English double-conversion UPS, online). Nejfunkčnější a nejdražší typ UPS. Bespereboynik je vždy součástí sítě. Vstupní sinusový proud prochází usměrňovačem, filtruje se a poté invertuje zpět na střídavý proud. V odkazu stejnosměrný proud lze nainstalovat samostatný DC/DC měnič. Vzhledem k tomu, že měnič je neustále v provozu, je zpoždění přechodu do bateriového režimu prakticky nulové. Stabilizace výstupního napětí při výpadcích nebo poklesech síťového napětí je lepší, na rozdíl od stabilizace linky - interaktivní UPS. Účinnost může být v rozmezí 85%÷95%. Výstupní napětí je často sinusové (harmonické zkreslení<5%).


    Rýže. 3 Funkční schéma jedné z online možností UPS. 3 ukazuje blokové schéma možnosti online UPS. Síťové napětí je zde usměrněno polořízeným usměrňovačem. Impulzní napětí je filtrováno a poté invertováno. V online obvodech UPS může existovat jeden nebo více takzvaných bypassů (bypassových přepínačů). Funkce takového spínače je podobná funkci relé: přepínání zátěže na bateriové napájení nebo přímo ze sítě.
    Na základě online struktury vznikají nejen nízkopříkonové jednofázové, ale i průmyslové třífázové UPS. Kontinuita napájení velkých souborových serverů, zdravotnické techniky, telekomunikací je prováděna výhradně na základě online struktury UPS.
  4. Speciální typy UPS. Používají se i jiné specifické typy UPS. Například ferorezonanční nepřerušitelný zdroj napájení. V této UPS akumuluje speciální transformátor náboj energie, který by měl stačit na dobu přepnutí napájení ze sítě do baterií. Některé UPS také využívají jako zdroj energie mechanickou energii super setrvačníku.

Hlavní charakteristiky UPS.

  1. Napájení. Pohonné jednotky: voltampér (VA), watt (W), voltampér reaktivní (VAr). Připomeňme, že existuje celkový S, aktivní P a jalový Q výkon. Rovnice týkající se mocnin
    S2=P2+Q2
    Aktivní výkon(W) se vynakládá na užitečnou práci, reaktivní (VAr) - nevykonává užitečnou práci. Zdánlivý výkon je tedy podle definice maximální výkon, který musí mít zdroj, aby dodal zátěži potřebnou energii. Poměr činného výkonu k plnému výkonu ukazuje kvalitu využití elektřiny a nazývá se účiník (anglicky Power Factor, PF):
    (žárovky, topidla) má PF=1, plný výkon se rovná činnému výkonu. PC, mikrovlnné trouby, klimatizace mají příklad výpočtu.
    Vypočítejte nepřerušitelný zdroj napájení pro počítač (dva PC + dva monitory). Výkon PC lze snadno odhadnout, když víte, na jaký výkon je zdroj určen. Nechte PC mít zdroje 450 W (aktivní napájení). Při neznámém PF pro PC se zdrojem bez PFC (anglicky Power Factor Corrector, power factor correction) lze brát PF rovnou 0,65. Podobně vezmeme PF monitoru rovné 0,65. Aktivní výkon monitoru je 50 wattů. Výsledkem je, že celkový činný výkon spotřebiče (dvě úlohy)
    R=450+50+450+50=1000 W
    Hrubý výkon (ze vzorce 2):
    S= P/PF=1000/0,65=1538 (VA).
    Pokud je v napájecích zdrojích (PSU) PC a monitoru instalován korektor účiníku (PF=1), pak se celkový výkon S rovná činnému výkonu.
    S=P=1000 (VA)
    Pro zátěž v podobě PC můžete vypočítat UPS bez výkonové rezervy na základě následujících skutečností:
  • Počítačové napájecí zdroje mají ochranu proti přetížení. Jinými slovy, PC nebude schopno spotřebovat více energie, než je deklarovaný výkon PSU.
  • Výkon napájecího zdroje je maximální výkon. Ve skutečnosti počítače v klidovém režimu (ihned po spuštění) spotřebují asi 50 % své energie.

Výsledek.
Takže požadované minimální parametry UPS:

  • pro PC se zdroji bez PFC - 1 kW / 1540 VA.
  • pro PC se zdroji s PFC - 1kW / 1kVA.

Pro první možnost je vhodný záložní zdroj apc Smart-UPS C 2000VA (lineárně-interaktivní UPS 2kVA / 1,3 kW). Za druhé - UPS Ippon Smart Winner 1500 (1,35 kW) nebo Eaton 5SC 1500 VA (1,05 kW).
Při výpočtu je důležité vzít v úvahu krátkodobé zvýšení výkonu pro zátěže, jako jsou elektromotory. V okamžicích startu je aktuální Istart pětkrát, sedmkrát vyšší než jmenovitý In:
Istart=(5÷7)*In


Vlastnosti aplikace.

Nepřerušitelné zdroje energie pro topný kotel, stejně jako nepřerušitelné zdroje energie pro plynové kotle, mají funkci spojenou s provozními režimy nulového vodiče. Automatizace kotle často vyžaduje připojení neutrální sítě. Faktem je, že obvod regulace plamene hořáku je spojen se zemí a ve čtyřvodičové síti 220 V jsou nulový vodič a zem kotle nakonec uzavřeny přes fyzické uzemnění. Pokud je však neutrál porušen nebo když je nula spotřebiče mechanicky odpojena od nuly napájecí sítě (autonomní offline provoz UPS), obvod řízení plamene se přeruší. K vyřešení tohoto problému jsou k dispozici následující řešení:


závěry

Výchozím bodem pro výběr zdroje nepřerušitelného napájení je určení charakteru zátěže (UPS pro počítač, pro topné kotle ...). Pro zodpovědné spotřebitele a zařízení obsahující střídavé motory by měly být vybrány drahé a funkční online UPS. Pro PC a kancelářskou techniku ​​jsou vhodné levnější line-interactive nebo back IPB. Další možností je vypočítat výkon a životnost baterie UPS. Mělo by být také možné použít "průchozí" nulu. Při vytváření konečného řešení je třeba vzít v úvahu popularitu značek na trhu: lídr APC vlastní asi 50% všech prodejů, následovaný Ippon, Eaton Powerware, Powercom s výraznou marží.

Jak se civilizace vyvíjí, začíná spotřebovávat stále více energie, zejména elektrické stroje, továrny, elektrická čerpadla, pouliční osvětlení, lampy v bytech... Nástup rádií, televizí, telefonů, počítačů dal lidstvu příležitost urychlit výměna informací ji však vázala na zdroje elektřiny, protože nyní se ztráta elektřiny v mnoha případech rovná ztrátě kanálu pro přenos informací. Tato situace je nejkritičtější pro řadu nejmodernějších odvětví, zejména tam, kde jsou počítačové sítě hlavním výrobním nástrojem.

Dlouho se počítalo, že po několika měsících práce náklady na informace uložené v počítači převyšují náklady na samotný počítač. Informace se na dlouhou dobu staly jakousi komoditou, kterou tvoří, vyhodnocují, prodávají, kupují, hromadí, přetvářejí... a někdy z různých důvodů ztrácí. Samozřejmě až polovina problémů spojených se ztrátou informací vzniká kvůli selhání softwaru nebo hardwaru v počítačích. Ve všech ostatních případech jsou problémy zpravidla spojeny s nekvalitním napájením počítače.

Zajištění kvalitního napájení komponent PC je klíčem ke stabilnímu provozu jakéhokoli počítačového systému. Osud celých měsíců práce někdy závisí na tvaru a kvalitativních charakteristikách síťového napájení, na úspěšné volbě silových komponentů. Na základě těchto úvah byla vyvinuta následující metodika výzkumu, která se má v budoucnu stát základem pro testování kvalitativních charakteristik zdrojů nepřerušitelného napájení.

  1. ustanovení GOST
  2. Klasifikace UPS (popis, schéma)
    • Offline
    • Linka interaktivní
    • Online
    • Hlavní typy podle kapacity
  3. Fyzika
    • A. Druhy výkonu, výpočetní vzorce:
      • Okamžitý
      • Aktivní
      • Reaktivní
      • Kompletní
  4. Testování:
    • Účel testování
    • Obecný plán
    • Možnosti ke kontrole
  5. Zařízení používané při testování
  6. Bibliografie
ustanovení GOST

Vše, co souvisí s elektrickými sítěmi v Rusku, se řídí ustanoveními GOST 13109-97 (přijaté Mezistátní radou pro normalizaci, metrologii a certifikaci, která nahrazuje GOST 13109-87). Normy tohoto dokumentu plně odpovídají mezinárodním normám IEC 861, IEC 1000-3-2, IEC 1000-3-3, IEC 1000-4-1 a IEC 1000-2-1, IEC 1000-2-2 publikace v termíny úrovní elektromagnetické kompatibility v napájecích systémech a metody měření elektromagnetického rušení.

Standardní indikátory pro elektrické sítě v Rusku, zřízené společností GOST, jsou následující charakteristiky:

  • napájecí napětí 220 V±10%
  • frekvence 50±1 Hz
  • zkreslení průběhu napětí menší než 8 % po dlouhou dobu a 12 % po krátkou dobu

Dokument také pojednává o typických problémech s napájením. Nejčastěji se musíme vypořádat s následujícími z nich:

  • Úplná ztráta napětí v síti (žádné napětí v síti déle než 40 sekund kvůli poruchám v napájecích vedeních)
  • Prověšení (krátkodobý pokles napětí v síti na hodnotu menší než 80 % nominální hodnoty po dobu delší než 1 perioda (1/50 sekundy) je důsledkem zapnutí výkonných zátěží, navenek se projevuje např. blikání světel) a přepětí (krátkodobé zvýšení napětí v síti o více než 110 % jmenovité hodnoty po dobu delší než 1 perioda (1/50 sekundy); objeví se při vypnutí velké zátěže, navenek se projeví jako blikání světel) napětí různého trvání (typické pro velká města)
  • Vysokofrekvenční šum vysokofrekvenční rušení elektromagnetického nebo jiného původu, výsledek provozu vysoce výkonných vysokofrekvenčních zařízení, komunikačních zařízení
  • Frekvenční odchylka je mimo rozsah
  • Vysokonapěťové rázy krátkodobé napěťové pulsy do 6000V a do 10 ms trvání; objevují se při bouřkách, v důsledku statické elektřiny, v důsledku jiskření spínačů, nemají žádné vnější projevy
  • Změna kmitočtu o 3 nebo více Hz od jmenovité (50 Hz), objevující se při nestabilním provozu napájecího zdroje, nemusí se navenek projevovat.

Všechny tyto faktory mohou vést k selhání docela „tenké“ elektroniky a, jak tomu často bývá, ke ztrátě dat. Lidé se však už dávno naučili bránit se: filtry síťového napětí, „zhášení“ přepětí, dieselové generátory, které poskytují energii systémům v případě výpadku proudu v „globálním měřítku“, a konečně nepřerušitelné zdroje napájení hlavním nástrojem pro ochrana osobních počítačů, serverů, pobočkových ústředen atd. Budeme se zabývat pouze poslední kategorií zařízení.
Klasifikace UPS

UPS lze „oddělit“ podle různých kritérií, zejména podle výkonu (nebo rozsahu) a podle typu provozu (architektura / zařízení). Obě tyto metody spolu úzce souvisí. Podle napájení se UPS dělí na

  1. Nepřerušitelné zdroje napájení nízký výkon(s celkovým výkonem 300, 450, 700, 1000, 1500 VA, až 3000 VA včetně on-line)
  2. Malý a střední výkon(s celkovým výkonem 3–5 kVA)
  3. Střední výkon(s celkovým výkonem 5-10 kVA)
  4. velkou moc(s celkovým výkonem 10-1000 kVA)

Na základě principu činnosti zařízení se v současné době v literatuře používají dva typy klasifikace zdrojů nepřerušitelného napájení. Podle prvního typu se UPS dělí do dvou kategorií: online a off-line, které se zase dělí na rezervovat a linkově interaktivní.

Podle druhého typu se UPS dělí do tří kategorií: rezervovat (offline nebo pohotovostní režim), linkově interaktivní (line-interactive) a UPS s dvojitou konverzí (on-line).

Použijeme druhý typ klasifikace.

Začněme rozdílem mezi typy UPS. Zdroje typu zálohy jsou vyrobeny podle schématu se spínacím zařízením, které v normálním provozu zajišťuje připojení zátěže přímo k externí napájecí síti a v případě nouze ji převádí na napájení z baterie. Za výhodu tohoto typu UPS lze považovat jeho jednoduchost, nevýhodou je nenulová doba přepnutí na bateriové napájení (cca 4 ms).

Line Interactive UPS vyrobeno podle obvodu se spínacím zařízením, doplněným o stabilizátor vstupního napětí na bázi autotransformátoru se spínanými vinutími. Hlavní výhodou takových zařízení je ochrana zátěže před přepětím nebo podpětím bez přechodu do nouzového režimu. Nevýhodou těchto zařízení je také nenulová (asi 4 ms) doba přepnutí na baterie.

UPS s dvojitou konverzí napětí se liší v tom, že v něm je střídavé napětí vstupující na vstup nejprve převedeno usměrňovačem na stejnosměrné a poté pomocí střídače zpět na střídavé. Akumulátor je trvale připojen k výstupu usměrňovače a vstupu střídače a napájí jej v nouzovém režimu. Je tak dosaženo dostatečně vysoké stability výstupního napětí bez ohledu na kolísání vstupního napětí. Kromě toho jsou účinně potlačeny rušení a poruchy, kterých je v napájecí síti mnoho.

V praxi se UPS této třídy chovají jako lineární zátěž, když jsou připojeny k AC síti. Za výhodu této konstrukce lze považovat nulovou dobu přepnutí na bateriové napájení, mínus snížení účinnosti v důsledku ztrát při dvojnásobné přeměně napětí.


Fyzika

Ve všech referenčních knihách o elektrotechnice se rozlišují čtyři typy energie: okamžitý, aktivní, reaktivní a kompletní. Okamžitá energie se vypočítá jako součin okamžité hodnoty napětí a okamžité hodnoty proudu pro libovolně zvolený časový okamžik, tzn.

Protože v obvodu s odporem r u=ir, pak

Periodicky zprůměrovaný výkon P uvažovaného obvodu se rovná konstantní složce okamžitého výkonu

Průměrný střídavý výkon za určité období se nazývá aktivní . Jednotka činného výkonu, voltampér, se nazývá watt (W).

Podle toho se odpor r nazývá aktivní. Protože U=Ir, tedy


Obvykle se jedná o činný výkon, kterým se rozumí spotřeba energie zařízení.

Reaktivní síla hodnota, která charakterizuje zátěže vznikající v elektrických zařízeních kolísáním energie elektromagnetického pole. Pro sinusový proud se rovná součinu efektivního proudu a napětí a sinu fázového úhlu mezi nimi.

Plná síla celkový výkon spotřebovaný zátěží (v úvahu se bere jak aktivní, tak jalová složka). Vypočteno jako součin efektivních hodnot vstupního proudu a napětí. Jednotka měření VA (voltampér). Pro sinusový proud je

Téměř každý elektrický spotřebič má štítek udávající buď celkový výkon zařízení, nebo činný výkon.
Testování

Hlavní účel testování předvést chování testované UPS v reálných podmínkách, poskytnout představu o dalších charakteristikách, které nejsou zohledněny v obecné dokumentaci k zařízením, v praxi určit vliv různých faktorů na provoz UPS a případně pomoci určit volbu jednoho nebo druhého nepřerušitelného zdroje napájení.

Navzdory tomu, že v současné době existuje mnoho doporučení pro výběr UPS, očekáváme během testování za prvé, že před nákupem zařízení zvážíme řadu dalších parametrů, které by vás měly zajímat, a za druhé v případě potřeby upravíme sestavu testování vybraných metod a parametrů a vytvoření základu pro budoucí analýzu celé výkonové cesty systémů.

Obecný plán testování je následující:

  • Určení třídy zařízení
  • Označení vlastností deklarovaných výrobcem
  • Popis rozsahu dodávky (přítomnost manuálu, přídavné šňůry, software)
  • Stručný popis vzhledu UPS (funkce umístěné na ovládacím panelu a seznam konektorů)
  • Typ baterií (s uvedením kapacity baterií, servisované / bezúdržbové, název, případně zaměnitelnost, možnost připojení dalších bateriových sad)
  • "Energetická" složka testů

Během testování se plánuje kontrola následujících parametrů:

  • Rozsah vstupního napětí, při kterém UPS pracuje ze sítě bez přepínání na baterie. Větší rozsah vstupního napětí snižuje počet přenosů UPS na baterii a prodlužuje životnost baterie
  • Doba přepnutí na napájení z baterie. Čím kratší je doba přenosu, tím menší je riziko selhání zátěže (zařízení připojeného přes UPS). Doba trvání a povaha spínacího procesu do značné míry určují možnost normálního pokračování provozu zařízení. Pro zátěž počítače je povolená doba přerušení napájení 20-40 ms.
  • Přepněte na průběh baterie
  • Doba přepnutí z baterie na externí napájení
  • Oscilogram přepínání z baterie na externí napájení
  • Čas offline. Tento parametr je určen výhradně kapacitou baterií instalovaných v UPS, která se naopak zvyšuje s maximálním výstupním výkonem UPS. Pro zajištění autonomního napájení dvou moderních SOHO počítačů typické konfigurace po dobu 15-20 minut by měl být maximální výstupní výkon UPS asi 600-700 VA.
  • Nastavení výstupního napětí pro bateriový provoz
  • Tvar pulsu na začátku vybíjení baterie
  • Tvar pulsu na konci vybití baterie
  • Rozsah výstupního napětí UPS při změně vstupního napětí. Čím užší je tento rozsah, tím menší je vliv vstupního napětí na napájenou zátěž.
  • Stabilizace výstupního napětí
  • Filtrování výstupního napětí (pokud existuje)
  • Chování UPS při přetížení výstupu
  • Chování UPS během ztráty zátěže
  • Výpočet účinnosti UPS. Definováno jako poměr výstupního výkonu zařízení ke spotřebě energie ze zdroje
  • Koeficient nelineárního zkreslení, který charakterizuje stupeň rozdílu mezi průběhem napětí nebo proudu od sinusového
    • 0% sinusoida
    • 3% zkreslení je okem neviditelné
    • 5% zkreslení viditelné okem
    • až 21 % lichoběžníkového nebo stupňovitého tvaru vlny
    • 43% signál je obdélníkový
Zařízení

Při testování nebudeme používat skutečné pracovní stanice a servery, ale ekvivalentní zátěže, které mají stabilní vzorec spotřeby a faktor využití energie blízký 1. Následující sada je v současné době považována za hlavní zařízení, které bude použito při testování:

Bibliografie
  1. GOST 721-77 Napájecí systémy, sítě, zdroje, měniče a přijímače elektrické energie. Jmenovité napětí nad 1000 V
  2. GOST 19431-84 Energetika a elektrifikace. Termíny a definice
  3. GOST 21128-83 Napájecí systémy, sítě, zdroje, měniče a přijímače elektrické energie. Jmenovité napětí do 1000 V
  4. GOST 30372-95 Elektromagnetická kompatibilita technických prostředků. Termíny a definice
  5. Teoretická elektrotechnika, ed. 9., opraveno, M.-L., nakladatelství Energia, 1965
  6. Firemní propagační materiály
  7. Internetový zdroj

Požadavky na kvalitu elektřiny jsou zákonem předepsány státními normami a poměrně přísnými normami. Organizace dodavatelů energie vynakládají velké úsilí na jejich dodržování, ale ne vždy jsou implementovány.

V našich bytech a ve výrobě se pravidelně objevují:

    úplné výpadky proudu na dobu neurčitou;

    aperiodické krátkodobé (10÷100 ms) vysokonapěťové (do 6 kV) napěťové impulsy;

    přepětí a poklesy napětí s různou dobou trvání;

    překryvy vysokofrekvenčního šumu;

    frekvenční drifty.

Všechny tyto problémy nepříznivě ovlivňují provoz domácích a kancelářských spotřebitelů elektřiny. Kvalitou napájení jsou ovlivněna zejména mikroprocesorová a počítačová zařízení, která nejen selžou, ale mohou zcela ztratit svůj výkon.

Účel a typy zdrojů nepřerušitelného napájení

Pro snížení rizik výpadků napájení se používají záložní zařízení, která se běžně nazývají nepřerušitelné zdroje napájení (UPS) nebo UPS (odvozeno ze zkratky anglického sousloví „Uninterruptible Power Supply“).

Vyrábějí se v různých provedeních, aby vyhovovaly specifickým potřebám spotřebitele. Například výkonné UPS s heliovými bateriemi jsou schopny podporovat napájení celé chaty na několik hodin.

Jejich baterie se nabíjejí z elektrického vedení, větrné turbíny nebo jiných nosičů energie přes invertorový usměrňovač. Napájejí také elektrické spotřebiče chaty.

Když je externí zdroj vypnutý, baterie se vybíjejí do zátěže připojené k jejich síti. Čím větší je kapacita baterie a čím nižší je proud jejich vybíjení, tím déle fungují.

Zdroje nepřerušitelného napájení středního výkonu mohou zálohovat systémy vnitřní klimatizace a podobná zařízení.

Nejjednodušší modely UPS jsou přitom schopny dokončit pouze program nouzového vypnutí počítače. Délka celého procesu jejich práce přitom nepřesáhne 9÷15 minut.

Počítačové nepřerušitelné zdroje napájení jsou:

    zabudované do těla zařízení;

    externí.

První provedení jsou běžná u notebooků, netbooků, tabletů a podobných mobilních zařízení napájených vestavěnou baterií, která je vybavena obvodem spínání napájení a zátěže.

baterie notebooku s vestavěným ovladačem je nepřerušitelný zdroj napájení. Jeho obvod automaticky chrání provozní zařízení před výpadky napájení.

Vnější konstrukce UPS, určené pro běžné kompletování programů stolního počítače, jsou vyrobeny v samostatné jednotce.

Připojují se přes napájecí adaptér do elektrické zásuvky. Z nich jsou napájena pouze zařízení, která jsou zodpovědná za provoz programů:

    systémová jednotka s připojenou klávesnicí;

    monitor, který zobrazuje probíhající procesy.

Ostatní periferní zařízení: skenery, tiskárny, reproduktory a další zařízení z UPS nejsou napájena. Jinak, když se programy zhroutí, vezmou si část energie uložené v bateriích.

Možnosti pro konstrukci pracovních diagramů UPS

Počítačové a průmyslové UPS se vyrábějí podle tří hlavních možností:

    redundantní napájení;

    interaktivní schéma;

    dvojí přeměna elektřiny.

S prvním způsobem záložní schéma, označované anglickými výrazy „Standby“ nebo „Off-Line“, je napětí přiváděno ze sítě do počítače prostřednictvím UPS, ve které je elektromagnetické rušení eliminováno vestavěnými filtry. Je zde také instalován, jehož kapacita je podporována nabíjecím proudem regulovaným regulátorem.

Když externí napájení zmizí nebo překročí stanovené standardy, regulátor nasměruje energii baterie na napájení spotřebitelů. Pro přeměnu stejnosměrného proudu na střídavý je připojen jednoduchý střídač.

Výhody pohotovostního režimu UPS

Off-Line nepřerušitelné zdroje napájení jsou vysoce účinné, když jsou pod napětím, pracují tiše, vydávají málo tepla a jsou relativně levné.

Nedostatky

Vyniká pohotovostní režim UPS:

    dlouhý přechod na bateriové napájení 4÷13 ms;

    zkreslená forma výstupního signálu produkovaného měničem ve formě meandru a nikoli harmonické sinusoidy;

    nedostatek nastavení napětí a frekvence.

Taková zařízení jsou nejběžnější na osobních počítačích.

Interaktivní obvod UPS

Jsou označeny anglickým termínem "Line-Interactive". Provádějí se podle předchozího, ale složitějšího schématu zařazením stabilizátoru napětí pomocí autotransformátoru se stupňovitou regulací.

To zajišťuje úpravu výstupního napětí, ale nejsou schopny ovládat frekvenci signálu.

Filtrování hluku v normálním režimu a přepnutí na napájení měniče v případě nehod probíhá podle algoritmů pohotovostního režimu UPS.

Doplněním stabilizátoru napětí různých modelů s metodami řízení umožnilo vytvořit měniče s průběhem nejen meandru, ale i sinusoidy. Malý počet regulačních stupňů založených na spínání relé však neumožňuje realizovat plné stabilizační funkce.

To platí zejména pro levné modely, které při přechodu na bateriové napájení nejen nadhodnocují frekvenci nad nominální hodnotu, ale také deformují tvar sinusoidy. Rušení je vnášeno vestavěným transformátorem, v jehož jádru dochází k hysterezním procesům.

U drahých modelů fungují měniče na polovodičových spínačích. UPS Line-Interactive jsou rychlejší při přepnutí na bateriové napájení než UPS Off-Line. Je to zajištěno provozem synchronizačních algoritmů mezi příchozím napětím a výstupními signály. Zároveň ale dochází k určitému podcenění účinnosti.

Line-Interactive UPS nelze použít k napájení asynchronních motorů, které jsou masivně instalovány na všech domácích spotřebičích včetně topných systémů. Používají se k provozu zařízení, kde se proud filtruje a zároveň usměrňuje: počítačů a spotřební elektroniky.

UPS s dvojitou konverzí

Tento obvod UPS je pojmenován podle anglické fráze On-line „a funguje na zařízení, která vyžadují vysoce kvalitní napájení. Vyrábí dvojitou přeměnu elektřiny, kdy sinusové harmonické střídavého proudu jsou neustále převáděny usměrňovačem na konstantní hodnotu, která je vedena přes měnič, aby na výstupu vznikla opakovaná sinusoida.

Zde je baterie neustále zapojena do obvodu, čímž odpadá nutnost jejího spínání. Tento způsob prakticky eliminuje dobu přípravy zdroje nepřerušitelného napájení ke spínání.

Provoz UPS On-line podle stavu baterie lze rozdělit do tří fází:

    nabíjecí fáze;

    stav čekání;

    vybití do počítače.

Doba nabíjení

Vstupní a výstupní obvody sinusové vlny jsou přerušeny vnitřním spínačem UPS.

Baterie připojená k usměrňovači přijímá nabíjecí energii, dokud není její kapacita obnovena na optimální hodnoty.

Připravené období

Po ukončení nabíjení baterie automatika nepřerušitelného napájení sepne vnitřní spínač.

Baterie udržuje stav připravenosti vyrovnávací paměti.

Období vypouštění

Baterie se automaticky přepne na napájení počítačové stanice.

Záložní zdroje s dvojitou konverzí mají nižší účinnost v linkovém režimu než jiné modely kvůli spotřebě energie na generování tepla a hluku. Ale ve složitých strukturách se používají techniky ke zvýšení účinnosti.

UPS On-line je schopna korigovat nejen velikost napětí, ale i frekvenci jeho oscilací. To je odlišuje od předchozích modelů a umožňuje jejich použití pro napájení různých složitých zařízení s asynchronními motory. Náklady na taková zařízení jsou však mnohem vyšší než u předchozích modelů.

Složení UPS

V závislosti na typu provozního obvodu obsahuje sada nepřerušitelného napájení:

    Akumulátory pro akumulaci elektrické energie;

    Udržování výkonu baterie;

    sinusový měnič,

    schéma řízení procesu;

    software.

Pro vzdálený přístup k zařízení lze využít lokální síť a díky redundanci lze zvýšit spolehlivost obvodu.

Některé zdroje nepřerušitelného napájení využívají režim "Bypass", kdy je zátěž napájena filtrovaným síťovým napětím bez provozu hlavního obvodu zařízení.

Součástí UPS je krokový regulátor napětí "Booster", řízený automatizací.

V závislosti na potřebě provedení složitých technických řešení mohou být zdroje nepřerušitelného napájení vybaveny dalšími speciálními funkcemi.

Zdravím vás, moji milí čtenáři! V současné ruské realitě jsou majitelé stacionárních počítačů nuceni řešit problémy s nepřetržitým napájením. Tento problém lze vyřešit pomocí nepřerušitelných zdrojů napájení. Jejich rozmanitost na počítačovém trhu vám umožňuje vybrat si UPS pro vaše specifické potřeby. O tom, co je UPS a co jsou zdroje nepřerušitelného napájení, si povíme v tomto článku.

UPS neboli nepřerušitelný zdroj napájení je zařízení, které funguje jako „akumulátor“ energie. V případě výpadku proudu UPS automaticky přepne napájení počítače na napájení z vestavěných baterií, což umožňuje správné vypnutí a uložení všech potřebných dokumentů.

Různé zdroje nepřerušitelného napájení

Uninterruptible je vaší zárukou bezpečnosti dokumentů a počítačových komponent jako celku. Koneckonců, pokud je počítač vypnutý nesprávně, může trpět pevný disk, základní deska a paměť RAM.

Zjistili jsme, co je nepřerušitelný zdroj energie. Přejděme k další otázce.

Co jsou UPS?

Zdroje nepřerušitelného napájení jsou rozděleny do tří typů:

  1. Offline UPS;
  2. Line-interaktivní UPS;
  3. Online UPS (UPS s dvojitou konverzí).

Zvažte samostatně každý z typů nepřerušitelných zařízení. Tyto informace vám pomohou vybrat UPS pro vaše potřeby.

Offline UPS

Principem fungování tohoto typu zdroje je automatické přepnutí počítače nebo jiného připojeného zařízení na napájení z vestavěných baterií při odpojení od externího zdroje.

Mechanické relé často funguje jako spínač a můžete slyšet cvaknutí, když UPS přepne z externího napájení na baterie a naopak.

Tento typ se rozšířil mezi běžné uživatele i v kancelářích.

Na plusy takové UPS lze přičíst jednoduchosti, kompaktnosti a nízké ceně. Hlavní mínus je neschopnost stabilizovat vstupní napětí, a proto váš počítač nebude chráněn před náhlými poklesy napětí. Tento typ má také zvýšené opotřebení baterií.

Line Interactive UPS

Tento typ zdroje nepřerušitelného napájení se ve většině případů používá k ochraně síťových a jiných telekomunikačních zařízení a také skupin počítačů.

Hlavním rysem těchto zdrojů je možnost upravit výstupní napětí bez připojení k bateriím, bez ohledu na to, jaké napětí (vysoké nebo nízké) na vstupu.

Plusy Tento typ UPS má malou velikost, nízkou cenu, automatickou regulaci napětí, nákladově efektivní.

Ale také má mínusy- jedná se o poměrně dlouhé přepínání na baterie, nemožnost úpravy tvaru výstupního napětí při práci z externího zdroje, změna výstupního napětí probíhá stupňovitě.

UPS s dvojitou konverzí

Tento typ UPS provádí konverzi napětí dvakrát: vstupní střídavé napětí je převedeno na stejnosměrné a poté je stejnosměrné napětí převedeno na referenční střídavé napětí a dodáváno do zařízení.

Tento typ se používá tam, kde je požadováno referenční napětí a napájená zařízení jsou náročná na kvalitu napájení. Připojená zařízení mohou být velmi odlišná: běžné pracovní stanice, souborové servery, síťová zařízení a další energeticky náročná zařízení.

profesionálové online UPS má zásadní význam: plná kontrola vstupního a výstupního napětí, nulová čekací doba na přepnutí na baterie, připojené zařízení nijak neovlivňuje externí napájecí síť.

Mínusy jsou také k dispozici: vysoká cena, složitý design, spotřeba energie "na sebe" v režimu dvojité konverze.

Pro domácnost a kancelář stačí první typ UPS. Ale pokud existuje finanční příležitost, pak bych vám doporučil poslední pohled. Jedná se o nejspolehlivější typ ochrany vašeho počítačového vybavení před nekvalitním napětím.

Hlavní charakteristiky UPS

UPS má několik hlavních vlastností, kterým byste měli věnovat pozornost při nákupu. Zvažme je níže.

  1. Napájení. Tato charakteristika přímo určuje, jaké zařízení lze k této UPS připojit. Vždy vybírejte zdroj s výkonovou rezervou. Vyhnete se tak případným problémům s nedostatkem napájení.

Obvykle je tato charakteristika označena hodnotou VA nebo W. Pokud je hodnota uvedena ve VA (VA), pak ji vynásobte 0,6, abyste dostali hodnotu ve Wattech, která je pro nás srozumitelnější.

  1. Typ UPS. O typech nepřerušitelných zařízení jsem hovořil výše. Došli jsme k závěru, že UPS s dvojitou konverzí by byla nejoptimálnější, ale pro domácí potřeby by stačil offline nebo linkově interaktivní zdroj.
  2. Životnost baterie. Tato hodnota je velmi důležitá, protože určuje, jak dlouho bude počítač pracovat bez externího napájení. Typicky je výdrž baterie nastavena v rozmezí 5-30 minut. Vezměte prosím na vědomí, že při maximálním zatížení UPS se doba bez elektřiny výrazně zkracuje.

Tyto tři vlastnosti jsou nejdůležitější. Kromě nich má UPS mnohem více vlastností. Například při výběru zdroje nepřerušitelného napájení v obchodě věnujte pozornost tomu, jaké napájecí konektory jsou ve zdroji instalovány, zda je zde displej a přídavná rozhraní (RJ-11, USB), kolik baterií je nainstalováno a další.

Často se vyskytující problémy

  1. Nejčastějším problémem, který se u UPS vyskytuje nejčastěji, je porucha baterie. Vybitou baterii poznáte podle toho, že nepřerušitelný zdroj napájení přestane držet zátěž – po vypnutí elektřiny se počítač okamžitě vypne. Také poškozená baterie se může projevit jinak: nepřerušitelný zdroj se nezapne vůbec, nebo se zapne a nepřetržitě pípá. Psal jsem o tom, jak vyměnit baterii v nepřerušitelném zdroji napájení. Píše se o konkrétní UPS, ale princip výměny ve všech zdrojích je prakticky stejný.
  2. UPS se nemusí vůbec zapnout kvůli spálené pojistce.
  3. Pokud se zdroj nepřerušitelného napájení spustí normálně, ale počítač se nezapne, zkontrolujte vodiče, mohou vycházet ze zásuvek.

Doufám, že pro vás byl můj článek užitečný a dozvěděli jste se něco nového. Pokud máte ještě nějaké otázky, můžete se jich zeptat v komentářích.

Každý asi zná situaci, kdy při výměně zařízení za novější nevíte, co s tím starým, které již dosloužilo, ale zatím docela dobrý. Pokud není potřeba používat starý počítač pro zamýšlený účel, můžete přijít s novými účely pro jeho součásti. K tomu bude užitečné vědět, co lze udělat z nepřerušitelného zdroje napájení pro počítač.

Ze starého nepřerušitelného zdroje napájení můžete získat spoustu zařízení ve spěchu. Mimo jiné jsou mezi nimi užitečné zejména v každodenním životě:

  • Nabíječka;
  • jednoduchý invertor;
  • UPS pro plynový kotel;
  • 12 voltový zdroj (pro rádio a jiné účely).

Nabíječka

Chcete-li vyrobit nabíječku ze starého nepřerušitelného zdroje napájení, musíte postupovat následovně:

  1. nejprve se určí primární a sekundární obvody transformátoru;
  2. 220 V se přivádí do primáru vložením do obvodu regulátoru napětí (vhodný je reostat pro žárovku);
  3. k sekundárnímu vinutí transformátoru je připojen můstek asi 40-50 ampér;
  4. připojte svorky a odpovídající póly baterie.

Kalibrace napětí bude provedena improvizovaným regulátorem v rozmezí 0-15 voltů.

Úroveň nabití budete muset řídit podle indikátoru nebo pomocí voltmetru.

Jednoduchý invertor

Transformátor bez baterie udělá funkční střídač pro auto. Proces montáže bude probíhat následovně:

  1. demontáž zdroje nepřerušitelného napájení: vyjmutí baterie, ukousnutí svorek, odizolování konců;
  2. vyhledejte konektor pro připojení k síti (pokud existuje konektor, měl by být odstraněn, pokud ne, dráty jsou ukousnuty z desky, konce jsou odizolovány);
  3. vodiče z baterie pomocí páječky musí být připojeny k vodičům z konektoru umístěného na zadním panelu, pájecí body nejsou izolovány;
  4. zásuvka zapalovače cigaret je připájena k zařízení, přičemž se dodržuje polarita a izolují se pájecí body;
  5. interní reproduktor zařízení je vyloučen (je utržen kleštěmi nebo je odstraněna deska);
  6. sestavení skříně přidáním standardních zásuvek (u některých UPS jsou již součástí originálního provedení).

Přečtěte si také: Podrobně vysvětlíme, jak připojit nepřerušitelný zdroj napájení k počítači

UPS pro plynový kotel

Pro plynový kotel je vhodná i počítačová UPS. Konverzní proces by se to mělo udělat takto:

  1. odstranění vadného napájecího zdroje;
  2. vytvoření svorek s přihlédnutím k polaritě (je lepší vyrobit svorky různých barev pro označení plus a mínus) vytvořením 2 otvorů, upevněním svorek a připájením vodičů dříve vhodných pro vnitřní napájení ze zásuvky počítač;
  3. aby se zabránilo předčasnému selhání zařízení v důsledku přehřátí, bude nutné instalovat ventilátory s pouzdrem nebo bez něj zapojené do série (pro jejich spuštění se doporučuje použít LED připájením jejích vývodů k vinutí malého relé, a budete muset připájet vodič z příchozí baterie „+“ k jedné z baterií kontaktů relé a ke druhé - volný červený vodič z ventilátoru, další volný černý vodič je připájen k mínusu baterie).

12 voltový zdroj

Selhal nepřerušitelný zdroj napájení lze přizpůsobit na 12 voltový zdroj. To se provádí velmi jednoduše. Nejprve budete muset připojit zásuvku k nepřerušitelnému napájecímu kabelu. Za tímto účelem je od něj zpočátku odříznut jeden konec. Po provedení tohoto postupu s pomocí nepřerušitelného můžete nabíjet telefon. Dalšími jednoduchými transformacemi popsanými výše můžete zvýšit výkon podomácku vyrobeného zařízení (viz část o měniči).