Font d'alimentació ininterrompuda: finalitat i especificitats de funcionament d'un SAI domèstic
Per mantenir la funcionalitat dels dispositius durant les fallades de la xarxa, s'utilitza una font d'alimentació ininterrompuda.Depenent del tipus de consumidors atesos i dels paràmetres de potència, cal triar diferents models. Aquests dispositius tenen una gran demanda, de manera que comprar una còpia amb les característiques requerides no és difícil.
Però abans de comprar, heu d'entendre les seves característiques vosaltres mateixos i no confiar aquest problema als gestors interessats en vendes.
En aquest material analitzarem les característiques de disseny i funcionament del SAI, i també parlarem de les regles per al seu ús.
El contingut de l'article:
Circuits SAI de CA
Per a necessitats domèstiques, s'utilitzen dispositius d'alimentació ininterrompuda, connectats a una xarxa monofàsica de 220 V, que poden subministrar els consumidors que necessitin la mateixa tensió durant algun temps en absència d'electricitat.
També hi ha SAI que es connecten a l'entrada a una xarxa trifàsica, i la sortida és de 380 V o 220 V. No obstant això, són cars, s'utilitzen quan cal obtenir una potència autònoma a partir de 10 kVA A, que no és necessari per a necessitats domèstiques.
Els SAI domèstics de CA es divideixen en els següents tipus segons el seu esquema de funcionament:
- còpia de seguretat (fora de línia);
- interactiu (lineal-interactiu);
- doble conversió (en línia).
Es diferencien en la qualitat de la tensió de sortida i el preu.Les més barates són les d'espera, i les més cares són les de doble conversió.
Per convertir el corrent altern en corrent continu, s'utilitza un rectificador al carregador. I la transformació inversa es produeix mitjançant un inversor.
En els sistemes d'alimentació ininterrompuda, normalment s'instal·len relés electromecànics ordinaris per canviar el circuit de la xarxa a la bateria. Si aquesta part és d'alta qualitat, el seu recurs és suficient per a tot el funcionament del SAI. Però sovint, quan un bloc es trenca, el problema rau precisament en aquest element estructural.
L'estabilització de la tensió també està present en molts dispositius domèstics, de manera que si les desviacions són insignificants, no té sentit comprar un model interactiu lineal més car.
La presència d'un transformador sovint obliga el fabricant a utilitzar refrigeració forçada, per això aquests SAI estan equipats amb refrigeradors. Emeten un soroll comparable en intensitat al funcionament d'una unitat de sistema informàtic.
Els dispositius de doble conversió més complexos i cars també tenen la menor eficiència. L'electricitat es perd en calor, que emet el dispositiu. Per tant, s'ha de justificar el seu ús.
L'avantatge més important d'aquest tipus de font d'alimentació ininterrompuda és la resposta instantània a un tall d'alimentació. Però per a la majoria dels electrodomèstics això no és tan important. Els mateixos ordinadors solen estar equipats amb una còpia de seguretat o un SAI interactiu.
Els paràmetres més importants
Ara hi ha moltes ofertes al mercat per a la venda de fonts d'alimentació ininterrompuda domèstica. Per determinar correctament el seu propòsit i no cometre errors amb l'elecció, primer cal entendre quins paràmetres hauríeu de prestar atenció.
Característiques tècniques principals
La potència de sortida del dispositiu determina el valor màxim permès que la unitat pot proporcionar de manera fiable al consumidor. Es mesura en volts-amperes (VA). Per a la comoditat dels usuaris, sovint es dóna aquest valor i en watts.
Per mesurar la càrrega dels dispositius, podeu utilitzar un amperímetre o calcular-lo mitjançant les lectures d'un comptador instal·lat a l'apartament.
A l'hora de determinar la potència real d'un ordinador, no us hauríeu de guiar per la classificació de la font d'alimentació, ja que sempre es compra amb reserva.
Si no teniu un amperímetre, heu de fer el següent:
- Desconnecteu tots els circuits del panell excepte el que alimenta l'ordinador.
- Apagueu tots els dispositius d'aquest circuit.
- Enceneu l'ordinador i executeu-hi un programa típic (per exemple, un vídeo de YouTube).
- Espereu fins que el comptador canviï el valor d'una dècima de quilowatt.
- Temps fins al següent canvi.
Consum mitjà d'energia (P, watt) per a aquest període (t, minuts) es pot calcular mitjançant la fórmula:
P = 100 * (60/t)
La següent característica important és la durada de la bateria. Aquest indicador depèn de la càrrega que està experimentant el SAI en aquest moment. A la potència màxima permesa, les bateries d'un dispositiu domèstic funcionen durant 1-3 minuts. I a la meitat, molt més (fins a 10 minuts).
Això porta a dues conclusions:
- durant un tall elèctric, cal reduir al màxim la càrrega consumida pels dispositius;
- És aconsellable adquirir un SAI amb una potència que superi almenys un 30% la calculada.
L'interval de tensió d'entrada mostra la tensió de xarxa mínima i màxima admissible a la qual no es canviarà l'alimentació a les bateries. Com a regla general, tots els SAI poden suportar un rang de 180-260 V.
Alguns fabricants tenen indicadors (publicitaris) molt bons, per exemple, el valor més baix és de 110 V. Aquí heu d'assegurar-vos que aquests números es prenen específicament per a la càrrega màxima, i no per a la meitat.
Un altre indicador tècnic important és el nivell de soroll. Els SAI fets amb tecnologia interactiva en línia o en línia generen molta calor, de manera que els fabricants hi instal·len ventiladors. Si els refrigeradors són barats, amb el temps faran un soroll, cosa que no és desitjable per a un espai habitable.
Interfície i configuració
L'aspecte dels blocs pot ser molt divers. Solen tenir una forma rectangular clàssica, amb indicadors o pantalla a la part frontal, i connectors d'alimentació a la part posterior. El seu nombre no és tan important, ja que es pot connectar un cable d'extensió amb una camiseta a la sortida.Això no contradirà de cap manera el concepte UPS.
El model pot tenir una pantalla LCD, que mostrarà la situació amb el subministrament dels dispositius connectats: disponibilitat d'energia, nombre de consumidors, càrrega de la bateria, etc.
Per conèixer els paràmetres d'alimentació, l'estat de les bateries del SAI i el seu funcionament, podeu connectar-lo a un ordinador. Per a molts models s'ha implementat aquesta funció i s'ha desenvolupat programari.
Hi ha tres tipus principals d'interfície:
- USB. La connexió més habitual entre un ordinador i un SAI.
- RS-232 (port COM). Rarament present en models domèstics.
- Ethernet 10/100. S'utilitza per al control remot de la font d'alimentació ininterrompuda.
El programari per a l'obtenció de característiques del SAI i la seva gestió està desenvolupat no només per a diverses versions de Windows. Per exemple, el conegut fabricant Powercom té una versió d'Android del programari que permet controlar de forma remota l'estat de l'alimentació i, si cal, ajustar el funcionament de la font d'alimentació ininterrompuda.
Les fonts d'alimentació ininterrompuda es col·loquen molt a prop dels consumidors d'electricitat protegits. Normalment es col·loquen a terra o en prestatgeries. Alguns models estan equipats amb elements de fixació que permeten muntar-los a les parets.
Qualitat del corrent de sortida
Les fonts d'alimentació ininterrompuda han de proporcionar un corrent de qualitat adequada.Quan es treballa amb bateries, l'inversor és responsable d'això, i en el cas de l'alimentació de la xarxa, les àrees problemàtiques s'han de suavitzar amb filtres i un estabilitzador. Les interferències que es produeixen en un circuit elèctric tenen diferents orígens i conseqüències per a l'electrònica. Per tant, aquesta qüestió també s'ha d'examinar amb atenció.
Protecció i interferència de la xarxa
Tots els SAI moderns estan equipats amb protecció contra problemes associats amb els dispositius que s'estan servint. Si la càrrega total supera el màxim permès o es produeix un curtcircuit, la font d'alimentació ininterrompuda desactivarà immediatament l'alimentació.
La interferència a la xarxa es pot dividir en freqüència i pols. Els primers no són tan perillosos, especialment per a fonts d'alimentació d'ordinadors o televisors que converteixen el corrent altern en corrent continu. Aquest últim pot causar problemes amb qualsevol aparell electrònic.
Per tant, la majoria dels SAI estan equipats amb protecció contra sobretensions i harmònics mitjançant varistors i filtres d'alta freqüència.
El problema de l'aparició de polsos d'alta tensió és típic no només per als cables d'alimentació, sinó també per a xarxes de transmissió de dades: ordinador o telèfon. Es poden produir a causa de l'exposició a l'electricitat atmosfèrica, avaries del cablejat proper, interferències elèctriques i altres motius.
Molts fabricants produeixen models amb la capacitat de protegir una xarxa local. Per a això, el SAI en té dos Connector RJ-45 - un d'entrada i un altre de sortida. El senyal passa a través d'un filtre que suprimeix les pujades de tensió. Per a les línies telefòniques, el sistema és el mateix, només els connectors estan en format RJ-11.
Baixa i alta tensió
L'ajust de tensió es produeix mitjançant un regulador automàtic de tensió (AVR), l'element principal del qual és un autotransformador. El principi del seu funcionament es basa en canviar el nombre de voltes d'un dels bobinatges, com a conseqüència de la qual cosa la tensió canvia per augmentar o disminuir el seu valor.
La presència d'AVR al SAI permet no activar el mode autònom cada vegada si la tensió es desvia lleugerament dels valors estàndard. Això augmenta significativament la durada de la bateria.
Segons GOST 29322-2014, es permet una desviació de tensió del 10 per cent del valor de referència durant un període de no més d'1 hora. Tots els SAI moderns amb reguladors fan front a aquestes fluctuacions.
Puresa de sortida
El tipus de senyal de sortida depèn del model de l'inversor que s'instal·la a la font d'alimentació ininterrompuda. Idealment, la forma d'ona de tensió CA hauria de ser una ona sinusoïdal. Però després de la conversió mitjançant un inversor, pren una forma escalonada.
Per als equips que contenen motors elèctrics asíncrons (nevera, aire condicionat), fonts d'alimentació de transformadors (equips d'àudio d'alta qualitat), fonts d'alimentació APFC (servidors i ordinadors informàtics potents) necessiteu una ona sinusoïdal pura o ben aproximada.
Cap inversor, i per tant cap SAI, produeix una ona sinusoïdal pura, independentment del que escriguin els fabricants d'equips als fullets publicitaris. L'aproximació del senyal de sortida a una sinusoide s'avalua mitjançant la distorsió harmònica total (THD).
La sortida del senyal de la unitat es pot considerar sinusoïdal a THD <5%. Per a alguns models, com IMV NetPro 2000, aquesta xifra és només del 2%.
Normes per utilitzar UPS
Quan compreu una font d'alimentació ininterrompuda per organitzar l'energia de reserva, heu d'entendre amb quins dispositius es pot utilitzar. De vegades és impossible sortir-se'n amb només un SAI i llavors cal prendre mesures addicionals per subministrar electricitat a casa teva.
Connexió d'electrodomèstics
Els ordinadors, mòdems, encaminadors, equips de vídeo i àudio són dispositius típics de la llar o de l'oficina als quals es connecten fonts d'alimentació ininterrompuda. Si aquesta tècnica conté fonts d'alimentació de commutació ordinàries, n'hi haurà prou amb comprar models relativament barats que no produeixin una ona sinusoïdal pura.
Tampoc cal comprar productes cars per a il·luminació. El més important aquí és calcular correctament la potència màxima i la durada de la bateria.
Amb interrupcions freqüents, el problema de la descongelació no planificada de les neveres i el deteriorament dels aliments és rellevant. En protegir aquests equips amb motors asíncrons, es necessitaran SAI d'un disseny més complex, ja que es requerirà un senyal sinusoïdal "pur".
A més, cal tenir en compte la presència de corrents d'arrencada que sorgeixen en arrencar el motor.Simplificat per a equips de refrigeració, el seu valor es pot determinar multiplicant el valor de potència per 5.
Si, per exemple, la cuina té una nevera amb una potència total de 300 W (a l'inici - 1500 W) i un congelador a 200 W (a l'inici - 1000 W), necessiteu una font d'alimentació amb una ona sinusoïdal pura i una potència màxima d'almenys 1700 W. Aquest valor es va obtenir per al cas quan el congelador funciona i, en aquest moment, la nevera està encès. L'arrencada simultània d'ambdós motors és poc probable i un SAI d'aquest tipus suportarà un augment d'un segon de 2,7 kW.
Una unitat de tipus en línia amb una potència màxima de 2000 W pot funcionar durant aproximadament mitja hora amb un consum total de 500 W. Atès que el mode de refrigeració triga uns 5 minuts, es garanteix que la font d'alimentació ininterrompuda serà suficient per a 6 inicis dels dos dispositius.
Els sistemes d'alimentació ininterrompuda també s'utilitzen activament per treballar calderes de calefacció de gas. Tenint en compte el cost de l'equip connectat, no hauríeu de escatimar la qualitat del SAI en aquest cas.
Còpia de seguretat i font d'alimentació addicional
Per a molts electrodomèstics és impossible seleccionar un SAI de baix cost, ja que es requerirà una potència màxima significativa amb un llarg període de funcionament autònom. Les rentadores, els forns elèctrics i els sistemes d'aire condicionat distribuïts consumeixen molta electricitat.
Per descomptat, podeu prescindir d'aquests dispositius durant un tall de corrent. Això és aconsellable si aquestes interrupcions es produeixen poques vegades i durant poc temps.Però si es pren la decisió de proporcionar energia autònoma als consumidors potents, és millor utilitzar un generador de gasolina o dièsel. Per iniciar-los ràpidament en absència de tensió, s'utilitza un sistema de transferència automàtica (ATS).
Si teniu una font d'alimentació addicional, val la pena utilitzar un SAI, almenys per als ordinadors. És impossible aconseguir l'inici instantani del generador i la restauració de l'alimentació.
Estabilització de baixa tensió
El problema de la baixa tensió és rellevant per a instal·lacions connectades a xarxes elèctriques antigues o de poca potència. Si aquesta situació es produeix constantment, és millor utilitzar l'entrada estabilitzador.
Quan es redueix la tensió, augmenta el corrent que circula per la xarxa intracasa. Per exemple, deixeu que la potència total dels consumidors connectats al SAI sigui de 1,5 kW i la tensió subministrada sigui de 190 V.
Després per llei d'Ohm:
- jo1 = 1500 / 190 = 7,9 A – corrent al circuit fins al SAI sense estabilitzador;
- jo2 = 1500 / 220 = 6,8 A - intensitat de corrent en el circuit fins al SAI amb un estabilitzador.
Així, una xarxa intracasa sense estabilitzador experimentarà un augment de la càrrega, que potser no s'hagi tingut en compte a l'hora de triar la secció transversal del cablejat.
Per tant, amb una tensió baixa constant, és millor instal·lar un estabilitzador. En aquest cas, la càrrega de l'autotransformador SAI serà menor, cosa que allargarà la seva vida útil. A més, tenint en compte l'equalització de tensió, podeu comprar fonts d'alimentació ininterrompuda més barates.
Font d'alimentació ininterrompuda per a consumidors de CC
Per a alguns dispositius, és necessari proporcionar una font d'alimentació ininterrompuda amb DC 12, 24 o 48 V. També hi ha a la venda un SAI d'aquest tipus. Les seves marques contenen l'abreviatura "DC". També existeixen unitats amb una tensió d'alimentació de 60, 110 o 220 V, però s'utilitzen en la indústria o l'energia.
La diferència entre les fonts d'alimentació ininterrompuda de CC a l'estructura interna dels models clàssics és l'absència d'un inversor. Les bateries es connecten directament a la sortida mitjançant un contactor amb una derivació de mesura que limita el corrent per evitar una descàrrega profunda inacceptable de les bateries.
De vegades pot haver-hi un convertidor estabilitzador a la sortida si els dispositius alimentats pel SAI són sensibles a petites fluctuacions de tensió.
Aquestes fonts d'alimentació de reserva s'utilitzen per protegir els següents equips domèstics alimentats amb corrent continu:
- Sistemes de CCTV i seguretat;
- tot tipus de sensors (fuites, fum, foc, moviment, etc.);
- sistemes d'il·luminació;
- dispositius de telecomunicacions;
- sistemes de comunicació;
- components del sistema de control "casa intel·ligent".
Molts SAI de CC tenen l'opció de connectar bateries externes. En aquest cas, el funcionament autònom dels dispositius als quals serveixen pot ser molt llarg.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
Breument sobre les principals característiques dels SAI domèstics:
La varietat de tipus de SAI i les seves característiques és conseqüència de les diferents condicions del seu ús: potència i tipus de dispositius connectats, paràmetres i problemes típics d'una determinada xarxa elèctrica.Una font d'alimentació ininterrompuda no sol ser l'element més car del sistema, però d'això depèn l'estabilitat del seu funcionament. Per tant, cal determinar les condicions de funcionament i seleccionar acuradament el model.
Encara tens preguntes sobre el tema de l'article? O podeu complementar aquest material amb informació interessant sobre UPS? Si us plau, escriviu els vostres comentaris, feu preguntes i compartiu la vostra experiència al bloc següent.
