Zasilanie bezprzerwowe: zasady działania różnych typów UPS

Systemy zasilania bezprzerwowego stają się obecnie bardzo popularne. Nie ma znaczenia, gdzie mieszka współczesny człowiek - w mieszkaniu miejskim, w wiejskim domu, w jego życie mocno wkroczyły różne urządzenia gospodarstwa domowego, cyfrowy sprzęt komputerowy i systemy podtrzymywania życia.

Cel i kategorie UPS

Rosną wymagania dotyczące jakości zasilania wszystkich tych urządzeń. Jakość zasilania zewnętrznych sieci elektrycznych nie zawsze zadowala ludność. Występują gwałtowne zmiany napięcia, zarówno w kierunku obniżania, jak i zwiększania jego wartości. Ma to bardzo negatywny wpływ na działanie sprzętu gospodarstwa domowego, a czasami prowadzi do jego awarii. Chroń się przed takimi problemami pomaga instalacja zasilaczy awaryjnychurządzenia, które są najbardziej wrażliwe na tak nagłe zmiany.

W zależności od rozwiązań obwodów, które określają główne cechy zasilaczy bezprzerwowych, można je podzielić na kilka kategorii. Każdy z nich zapewnia sprawne działanie określonej grupy odbiorców.

instagram viewer

Zapasowy UPS

Mogą chronić tylko podstawowe urządzenia gospodarstwa domowego i komputery stacjonarne.

Jeśli napięcie sieciowe jest prawidłowe, odbiorniki są bezpośrednio do niego podłączone. W przypadku wahań napięcia w sieci urządzenie przełącza się na zasilanie z baterii, która jest integralną częścią UPS. Szumy i impulsy o wysokiej częstotliwości są częściowo tłumione, napięcie jest utrzymywane na zadanym poziomie, a akumulator jest ładowany. Stabilizacja napięcia sieciowego zasilającego urządzenia podłączone do jego wyjścia nie jest wykonywana dla zasilaczy bezprzerwowych tej kategorii.

Konieczność przełączenia na pracę bateryjną w każdym modelu zasilacza awaryjnego jest określana na swój sposób. Granice działania z sieci określa twórca danego modelu. Są one ustalane na podstawie warunków normalnego funkcjonowania sprzętu konsumenta.

Praca bateryjna będzie kontynuowana, dopóki napięcie sieciowe nie powróci do normy. Następnie następuje przełączenie w przeciwnym kierunku. Bateria źródłowa musi zapewniać co najmniej pięciominutową rezerwę czasu podczas pracy z niej. To wystarczy, aby zapisać dane na komputerze i wyłączyć sprzęt konsumencki bez sytuacji awaryjnej.

Wady zasilaczy awaryjnych w tej kategorii obejmują:

1. Brak stabilizatora napięcia sieciowego.
2. Długi czas przełączania (~20 ms).
3. Stopniowe napięcie wyjściowe.
4. Zakłócenia wysokiej częstotliwości.

Przejście do trybu zasilania autonomicznego następuje przy każdym nieznacznym odchyleniu parametrów napięcia sieciowego od normy. Prowadzi to do szybkiego zużycia baterii.

Źródła line-interactive

Modele w tej kategorii są wyposażone w stabilizatory napięcia sieciowego, które są wykonane zgodnie z obwodem autotransformatora. Przełączanie jego uzwojeń, w zależności od wartości wejściowego napięcia sieciowego, odbywa się krokowo zgodnie z poleceniami mikroprocesora wbudowanego w obwód UPS. W ten sposób możliwe jest utrzymanie napięcia na wyjściu urządzenia zbliżonego do normy (220-230) V. Dodatkowo obwód posiada filtr, który chroni odbiorcę przed zakłóceniami sieciowymi.

Podłączenie akumulatora i odłączenie od sieci następuje, gdy parametry napięcia na wejściu urządzenia przekroczą progi stabilizacji. Ilość zacisków autotransformatora nie wystarcza do utrzymania napięcia znamionowego na wyjściu. Istnieją również tolerancje kształtu sygnału wejściowego. Przy dużych zniekształceniach następuje również przejście do trybu zasilania bateryjnego urządzeń konsumenckich.

Proces przełączania na zasilanie bateryjne jest dla większości konsumentów dość płynny i nie zajmuje więcej niż 4 ms.

Zatem, porównując źródła tej kategorii z redundantnymi zasilaczami UPS, można zobaczyć ich zalety:

1. Stabilizacja napięcia sieciowego ma charakter stopniowy.
2. Przebieg napięcia wyjściowego jest zbliżony do sinusoidy.
3. Filtrowanie zakłóceń sieciowych.
4. Oszczędność baterii dzięki mniejszej liczbie przełączeń.

Zasilacze ferrorezonansowe

W istocie są to liniowe źródła aktywne. Stabilizator napięcia sieciowego w nich jest transformatorem ferrorezonansowym. Może magazynować energię pola magnetycznego, które utrzymuje napięcie w uzwojeniu wtórnym transformatora w momentach przełączania. Proces przejściowy trwa nie dłużej niż (8-16) ms. Jest to akceptowalne dla większości konsumentów. Przebieg napięcia na jego wyjściu jest sinusoidalny, chroniony przed zakłóceniami sieciowymi. Źródło realizuje swoje funkcje za pomocą poleceń własnej jednostki analizującej i sterującej siecią.

Liniowe urządzenia bezprzerwowe

Ta kategoria obejmuje zasilacze UPS z podwójną konwersją. Obejmują one konwerter AC-DC (prostownik) i konwerter DC-AC (falownik). Napięcie wyjściowe falownika jest wykorzystywane do zasilania sprzętu podłączonego jako obciążenie. Napięcie prostownika służy do ładowania wewnętrznego akumulatora. Jest włączony w obwód prostownika i jest stale w trybie aktywnym, który zależy od jakości wejściowego napięcia przemiennego.

Do pozytywnych cech UPS w tej kategorii należą:

1. Stabilność napięcia wyjściowego.
2. Możliwość wymiany baterii bez wyłączania UPS.

Wady obejmują:

1. Niski współczynnik wydajności (COP).
2. Żywotność baterii jest skrócona ze względu na jej ciągłą pracę.

Urządzenia tej kategorii służą do obsługi sprzętu dużych organizacji, na których serwerach przechowywane są ważne dane. Muszą być zachowane w przypadku jakichkolwiek spadków w sieci i jakichkolwiek zakłóceń w jej pracy.

Główna charakterystyka

Kupując UPS, musisz dokładnie zrozumieć jego wymagania. Należy wybrać model, który najbardziej spełnia kryterium "cena - jakość".

Wybierając zasilacz bezprzerwowy, należy zwrócić szczególną uwagę na porównanie charakterystyk różnych modeli. Należą do nich:

• Moc UPS.
• żywotność baterii.
• czas przejścia na zasilanie bateryjne i odwrotnie.
• zakres napięcia wejściowego.
• granice zmiany częstotliwości napięcia sieciowego.

Moc obliczana jest z całkowitego obciążenia źródła. Jego wartość powinna być co najmniej półtora raza większa niż moc konsumentów. Za optymalną moc jednostki zainstalowanej w mieszkaniu uważa się 1000 VA (1000 woltamperów).

Czas przełączania zależy bezpośrednio od wielkości obciążenia aktualnie podłączonego do wyjścia źródła. Im więcej pobiera prądu, tym krótsza żywotność baterii. Pojemność zainstalowanej baterii determinuje również czas pracy.

Wszystkie modele UPS posiadają elementy sygnalizacji wizualnej. Mogą to być żarówki o różnych kolorach, wskaźniki LED określające stan zasilacza w danej chwili.

Świecące się na zielono diody sygnalizują normalną pracę urządzenia. Jeśli dioda LED działa w trybie pulsacyjnym (jej przerywane świecenie), możliwe są problemy lub już wystąpiły. To przykuwający uwagę sygnał ostrzegawczy.

Stałe świecenie czerwonego wskaźnika sygnalizuje wystąpienie sytuacji awaryjnej. Jego wystąpieniu towarzyszą ostrzegawcze sygnały dźwiękowe w postaci przerywanych sygnałów dźwiękowych.

Zasady działania

Prawidłowa praca sprzętu jest kluczem do jego długiej i niezawodnej pracy. Podstawowe zasady, których należy przestrzegać podczas obsługi zasilacza awaryjnego, obejmują:

• Konieczność stałego monitorowania sygnalizacji świetlnej i dźwiękowej urządzenia.
• Podłączanie odbiorców, którzy naprawdę wymagają bezprzerwowego zasilania.
• Uziemić UPS za pomocą trójbolcowego gniazda dla wtyczki urządzenia.

W przypadku awarii zasilania należy wyłączyć wszystkie aktualnie włączone urządzenia. Zaleca się pozostawienie zasilacza podłączonego do gniazdka w celu ewentualnego doładowania baterii po usunięciu awarii sieci. Praca urządzenia z rozładowanym akumulatorem prowadzi do jego szybkiej awarii. Żywotność baterii jest ograniczona i nie przekracza 5 lat.

Zgodność z tymi prostymi, ale niezbędnymi zasadami przedłuży żywotność wszystkich urządzeń, do działania których wymagana jest nieprzerwana moc, a co najważniejsze, pozwoli zapisywać ważne informacje na dyskach twardych komputerów, które mogą zostać bezpowrotnie utracone w przypadku nagłych awarii elektrycznych sieci.