Hovedformålet med en avbruddsfri strømforsyning (UPS) er å beskytte datautstyr. Avbruddsfri strømforsyning - UPS

Artikkelen diskuterer typene UPS, prinsippene for drift av UPSen, og gir også ekte oscillogrammer av utgangsspenningene.

Til å begynne med, litt generell terminologi. Avbruddsfri strømforsyning (forkortet UPS) kalles også UPS, fra den engelske forkortelsen Uninterruptable Power Supply (uninterruptible power supply). Derfor sier de både UPS og UPS, avhengig av hva som passer best for deg. I artikkelen vil jeg kalle det sånn og sånn.

Hvorfor trenger du en UPS (UPS)

Prinsippet for drift av en UPS er avslørt i navnet - det er en kilde hvis utgang det er alltid spenning. Men vi er tekniske realister samlet her, og vi forstår at ingenting er evig, så nedenfor vil vi forstå handlingsprinsippet.

UPS-er brukes hovedsakelig der et strømbrudd kan gi negative konsekvenser. For eksempel strømforsyning for datamaskiner og servere, strømforsyning for kommunikasjons- og signaldistribusjonsenheter (rutere), strømforsyning for enheter hvis automatisk omstart (omstart) er umulig uten menneskelig innblanding.

Hvordan leseren min endret UPS-en for et strategisk viktig system (2 servere osv.). I tillegg forbedret jeg kretsen og la til muligheten til å bruke et vanlig bilbatteri.

For husholdningsartikler er dette først og fremst datamaskiner og varmesystemer.

Det skal forstås at UPS-er velges for en belastningsdriftstid på 10-15 minutter, sjelden opptil en halv time. Det antas at strømmen vil vises i løpet av denne tiden, eller personen (operatøren) vil ta de nødvendige handlingene (lagre dataene, ringe bedriftens energitjeneste, fullføre den teknologiske prosessen).

UPS-en bør ikke betraktes som en reservestrømkilde. Det er kun en nødkilde, og brukes i beste fall svært sjelden, totalt ikke mer enn 10 minutter per år (flere ganger, i en periode på ikke mer enn ett minutt). Hvis denne tiden er lengre, bør du tenke på å forbedre kvaliteten på strømforsyningen.


Abonnere! Det blir spennende.


En reservestrømkilde kan betraktes som de kildene som fullstendig kan erstatte hovedstrømforsyningen i lang tid, fra flere timer til flere dager. Dette kan være en annen linje (se artikkel om), en vindgenerator. Teoretisk sett kan en UPS tjene til disse formålene, men dette krever batterier med enorm kapasitet, noe som vil påvirke prisen på et slikt system betydelig.

Typer avbruddsfri strømforsyning

Typer (typer) av UPS har mange navn, men det er fortsatt nøyaktig tre av dem. La oss finne ut av det.

Så det er tre hovedtyper UPS:

Tilbake UPS

Andre tilsvarende navn er Off-line UPS, Standby UPS, Standby UPS. Den vanligste UPS-en brukes til de fleste typer husholdnings- og datautstyr.

Tilbake bytter ganske enkelt lasten til batteristrøm når inngangsspenningen går utenfor rekkevidde. Den nedre grensen for ulike modeller er ca. 180V, den øvre grensen er ca. 250V. Overganger til batteri og tilbake er med hysterese. Det vil si at for eksempel ved nedgang vil overgangen til batteriet skje ved 180 V eller mindre, og tilbake ved 185 eller mer. Det samme prinsippet gjelder for alle typer UPS.

Minner meg noe om det deaktiverer last, men Back UPS kobles ikke fra, men brytere på batteriet, noe som gjør at det kan fungere en stund.

Smart UPS

Andre navn: Line-Interactive, interaktiv type UPS. Driftsprinsippet er ikke langt unna Back.

Smart UPS fungerer smartere, som navnet antyder. De bytter også i tillegg den interne autotransformatoren, og stabiliserer på en måte inngangsspenningen. Og bare som en siste utvei bytter de til batteri.

Dermed opprettholdes utgangsspenningsnormen selv med større avvik ved inngangen (150...300V). Autotransformatoren har flere byttetrinn, så Smart UPS bytter autotransformatorterminalene til siste øyeblikk, og slår på batteriet bare i siste øyeblikk. Dette lar deg spare batteriet ved å slå det på bare når det er fullstendig strømbrudd.

Denne enheten ligner den trinnvise vekslingen av viklingene til en autotransformator. Den eneste forskjellen er at når den går utover driftsgrensene, vil stabilisatoren være kraftløs, og vår "flinke jente" vil sette batteriet i drift, og strømmen vil ikke gå tapt.

Online UPS

Andre navn: online, dobbel konvertering avbruddsfri strømforsyning, inverter. Et helt annet operasjonsprinsipp, for elskere av ren sinus. Energien fra inngangen omdannes til likespenning og tilføres vekselretteren, som genererer ren sinusbølge. Og samtidig holder den batteriet på 100 % beredskap. Om nødvendig fortsetter omformeren å fungere på samme måte, bare den mottar strøm fra batteriet.

Brukes til nødstrømforsyning av utstyr som er følsomt for formen på utgangsspenningen - for eksempel gasskjeler, servere, profesjonelt audio- og videoutstyr og annet strategisk viktig utstyr.

Det er to ulemper med online UPS - pris og effektivitet. Effektiviteten er lav, pga en slik UPS er konstant på, som navnet tilsier. I motsetning til de to andre typene.

Hva er nytt i VK-gruppen? SamElectric.ru ?

Abonner og les artikkelen videre:

Det finnes varianter av online UPS som bruker den såkalte "gjennom null" for riktig drift av elektriske gasskjeler. Dette skyldes det faktum at slike kjeler er følsomme for tilstedeværelsen av ekte null for riktig tenning.

Undersøke en UPS ved hjelp av et oscilloskop

Og nå - den mest interessante delen.

Utgangsspenning Tilbake UPS

Jeg utførte en studie ved å bruke et Fluke 124-oscilloskop som jeg presenterer og kommenterer oscillogrammene (formen på pulser og oscillasjoner ved ups-utgangen) nedenfor.

Hva kan du se fra dette tidsdiagrammet? Periode 20ms, frekvens 50Hz, amplitude 315V. Det er verdt å merke seg at fasen til sinusen og de genererte pulsene faller sammen, noe som er bra. Når nettspenningen svikter, nøler UPS-en i 5-7 ms, og så kommer det pulser som kalles "kvasi-sinus". Her er de:

Tilbake UPS. Utgangsspenning når den drives av batterier.

Oscilloskopet målte RMS-spenningen (root mean square), den tilsvarer normen. Men da jeg målte samme spenning med et multimeter, fikk jeg en verdi på 155 V. Hvorfor er UPS-utgangen lav spenning?

Faktum er at multimeteret kun måler den første harmoniske med en frekvens på 50 Hz. For sinus er alt glatt. Men hvis du måler spenningen til slike pulser, er det nødvendig å måle RMS, rotmiddelkvadrat, ellers vil følgende harmoniske ikke bli tatt i betraktning - 100, 150, 200 Hz. Og de utgjør en betydelig del av energien, opptil 30 %. UPS-produsenter kjenner til denne funksjonen, og for ikke å bry seg (og ikke øke prisen på produktene deres), gir de slike pulser med en amplitude på omtrent 370V til enhetene våre.

Lær mer om måling av rotmiddel-kvadrat-ikke-sinusformet spenning i videoen:

Her er en forstørret graf, der du kan se at spenningen etter bytte først øker i et halvt sekund til 400V, og deretter stabiliseres:

Tilbake UPS. Avslutt, varighet 2 sekunder

Og her er hvordan spenningsformen endres på Back-UPS-utgangen når du bytter fra batteri til nettstrøm:

Back UPS, – Spenning ved UPS-utgangen ved bytte fra batteri til strømnett. Ups utgangspulsform

Fasen endres heller ikke, alt er bra. Jeg koblet en UPS til utgangen, byttet strømmodus frem og tilbake - starteren ble trukket pålitelig inn, ingen problemer.

Testobjektet var en APC Back-500-RS UPS, parametere på bildet nedenfor:

UPS-parametere bak - bakpanel

Smart UPS utgangsspenning

Nå vil jeg for fullstendighetens skyld gi et oscillogram av spenningen ved utgangen til Smart UPS. UPS Ippon Smart Power Pro 1000 ble testet.

Smart UPS_Nettverksbatteri

Koblingstiden er også ubetydelig for alt moderne utstyr - mindre enn 7 ms.

Jeg endret ikke inngangsspenningen jevnt, siden det ikke var noe slikt mål. Jeg tror at i dette tilfellet oppfører Smart UPS seg nøyaktig det samme som en reléspenningsstabilisator.

Disse studiene ble utført som en del av et prosjekt om et industrikjøleskap.

Konverter 220 V nettverksspenningen til de nødvendige verdiene, forleng ytelsen til datamaskinen og sørge for datasikkerhet- hovedmål. Beskyttelse mot strømstøt, plutselige driftsstanser og muligheten til å bruke en sikkerhetskopikilde er svært viktig for normal funksjon av alle komponentene i enheten.

Å kjøpe en avbruddsfri strømforsyning til en datamaskin betyr spare på og ikke bekymre deg for for tidlig feil på enheten.

Nettverkene våre gir ikke alltid den deklarerte spenningen på 220 V, selv om nødsituasjoner er sjeldne, er det kun mulig å stabilisere nettverksstrømmen til normale verdier ved hjelp av en avbruddsfri strømforsyning. Blant mangfoldet av UPS som tilbys, er det lett å bli forvirret. Hvordan velge riktig UPS?

Hva er det

Alle produserte blokker kan deles inn i tre typer:

  • reservere. USP lav effekt. Hovedfunksjonen er å bytte til batteristrøm under nettverksfeil og omvendt når spenningen normaliseres;
  • Interaktiv. De brukes oftest til hjemme- og kontordatamaskiner. Enheten har en stabilisator som produserer en sinusformet spenning ved utgangen;
  • Online strømforsyninger. Under driften oppstår dobbel spenningskonvertering. Inngangsvekselstrømmen konverteres til likestrøm, og omformeren konverterer den tilbake til vekselstrøm. Brukes ved drift av store DNS-servere og stasjoner.

I enheter med middels og høy effekt er det en spesiell enhet for å koble inngang og utgang direkte, uten å bruke reservestrøm, som kalles bypass. Ved overbelastning sendes strøm fra omformeren til bypass, noe som sparer strømforbruk.

Riktig blokkvalg inkluderer valg etter kraft, type og bruksformål.

Før du kjøper, bør du gjøre noen beregninger. For koordinert drift av hele systemet er det nødvendig å velge en kraftenhet som samsvarer med parametrene til enhetene dine. Det generelle beregningsprinsippet er at den totale effekten til alle dataenheter ikke skal overstige kraften til UPS-en. Mulighetene til en strømforsyning avhenger av dens utgangseffekt, som måles i volt-ampere og beregnes ved å multiplisere spenningen med strømmen.

Det er tre hovedtyper av moderne avbruddsfri strømforsyning (UPS/UPS). La oss vurdere fordeler og ulemper for hver, så vel som de grunnleggende diagrammene for deres konstruksjon.

1. Frakoblet UPS

Offline UPS (off-line, Standby, backup eller backup) er en type avbruddsfri strømforsyning, hvis prinsipp er å bytte utstyr til et reservebatteri (som er en del av UPSen) når det oppstår strømbrudd.

Applikasjon:
for kortsiktig beskyttelse av hjemme-PCer og kontordatautstyr.

UPS-diagram med offline-teknologi

2. Line-interaktiv UPS

Line interactive er en type UPS som er i stand til å justere utgangsspenningen når inngangsspenningen synker eller øker over et bredt område – uten å bytte til batteristrøm. UPSer av denne typen er delt inn i enheter med en omtrentlig sinusformet og en fullstendig sinusformet utgangsspenning.

Applikasjon:
for å beskytte grupper av datamaskiner, nettverk og annet kritisk data- og telekommunikasjonsutstyr.

Line-interaktivt UPS-diagram


3. Dobbel konvertering eller online UPS

Dobbeltkonvertering (online, online) er en type UPS der elektrisitet konverteres to ganger - en inngangsspenning av lav kvalitet til en konstant spenning på den interne bussen, og en utgangsspenning med referansekarakteristikk genereres fra den. Byttetiden for drift fra batterier i en online UPS er null.

Applikasjon: Filservere, arbeidsstasjoner, datasentre og annet kritisk data- og telekommunikasjonsutstyr som stiller økte krav til kvaliteten på strømforsyningene.

Innenlandsk strømforsyning er preget av lav pålitelighet og utilfredsstillende Dette skyldes utdaterte elektriske nettverk, slitasje på utstyr, lav ytelse av energiomformere, forbigående prosesser ved kilder og brukere av elektrisitet, naturlige og klimatiske faktorer. Under slike forhold er avbruddsfrie strømforsyningssystemer ekstremt nødvendige for å sikre driften til forbrukere av både den første og andre kategorien.

For leilighets- og huseiere er stabil drift av det elektriske nettet også viktig. Å stoppe driften av husholdningsapparater er ikke det verste av problemene. Mye viktigere er den problemfrie funksjonen til livsstøttesystemer, spesielt varmesystemet, hvis det er direkte avhengig av strømforsyningen. Avbruddsfri strømforsyning UPS (UPS) kommer til unnsetning - en enhet som beskytter elektriske mottakere mot nedstengning ved å lagre elektrisitet i oppladbare batterier (AB) og garanterer den nødvendige kvaliteten på energi (QE) i autonome og nettverksdriftsmoduser.

Før du skisserer en tilnærming til å skape strømforsyning til belastninger uten feil, bør du finne ut hvilke feil som kan forventes fra innenlandske strømnett.

Strømbrudd i elektriske nettverk

Lav spenning er en vanlig forekomst i strømforsyningen. Men den er ikke spesielt dominerende over den forhøyede, som også er vanlig. Om natten er spenningen stabil, om dagen synker den, og om kvelden, når de fleste belastningene er slått av, øker den.

Ustabil frekvens er også en feil, men ganske sjelden. Når nettverket er tungt belastet, kan det synke til 45 Hz, noe som fører til betydelig signalforvrengning som negativt påvirker driften av UPS-en. Noen enheter oppfatter en reduksjon i frekvensen som en nødsituasjon, og batteriet kan raskt tømmes.

Et fullstendig strømbrudd er ikke så sjeldent. Elektrikere er lite nøye med driften av elektronikk og kan uventet kutte strømmen til en bygning. Et kortvarig strømbrudd er nok til å forårsake tap av informasjon på en datamaskin. Når nettverk er overbelastet, kan det oppstå strømbrudd. Derfor er det viktig hvor pålitelig UPS-systemet leverer avbruddsfri strøm.

UPS-klassifisering

De er delt inn i tre grupper:

  1. Laveffekt UPS for tilkobling gjennom stikkontakter. Designet kan være bord- eller gulvstående, og effekten varierer fra 0,25 til 3 kW.
  2. Medium effekt enheter - fra 3 til 30 kW - inneholder en blokk med stikkontakter innebygd, eller er også koblet gjennom grupper av stikkontakter i forbrukerstrømforsyningsnettverket fra kontrollpanelet. Apparatene er produsert for plassering både på kontorer og i separate utstyrte rom.
  3. UPS med høy effekt - fra 10 til 800 kW. Plassert i elektriske maskinrom. De er samlet i grupper og skapt energisystemer med høy effekt - opptil flere tusen kW.

UPS-typer

Det er for tiden 4 typer UPS (UPS). Egenskapene som er felles for alle er:

  • filtrering fra impulser og støy;
  • eliminering av signalformforvrengninger;
  • spenningsstabilisering (ikke tilgjengelig for alle modeller);
  • holde batteriet ladet;
  • Når UPS-batteriet er lavt, vil det først signalisere og deretter slå av forbrukeren.

Off-line UPS

Prinsippet for drift av enheter med denne modifikasjonen er å strømme forbrukeren fra det eksisterende nettverket og øyeblikkelig bytte til en autonom reservestrømforsyning i nødssituasjoner (4-12 ms). De er enklere og billigere enn andre typer.

UPS-en går vanligvis over til drift fra det innebygde batteriet.

Ved drift fra strømnettet undertrykker enheten støy med pulser og opprettholder spenningen på et gitt nivå. En del av energien brukes på å lade batteriet. Hvis nettverket fungerer i en ikke-standard modus, bytter forbrukeren til batteridrift. Hver UPS-modell bestemmer på sin egen måte behovet for å bytte til denne modusen. Batteriets driftstid avhenger av dets egenskaper og strømmen som forbrukes av lasten. Hvis reservestrømforsyningen er utladet, gis en kommando om å slå av forbrukeren. Hvis nettspenningen når et normalt nivå, bytter UPS-en til normal nettdriftsmodus og batteriladingen begynner.

Lineær interaktiv

Line interaktive ups-modeller er utstyrt med stabilisatorer som fungerer kontinuerlig og sørger for at batterier sjelden kobles til.

Enheten samhandler med nettverket og kontrollerer amplituden og formen på nettverksspenningen.

Når spenningen synker eller øker, justerer enheten verdien ved å bytte kranene på autotransformatoren. På denne måten opprettholdes dens nominelle verdi. Hvis parameteren overskrider de tillatte grensene og koblingsrekkevidden ikke lenger er tilstrekkelig, bytter UPS-en til batterireservestrøm. Enheten kan kobles fra strømnettet når et forvrengt signal mottas. Det finnes modeller som justerer spenningsbølgeformen uten å bytte til batteridrift.

Ferroresonant UPS

Enheten inneholder en ferroresonant transformator, som fungerer som en spenningsstabilisator. Dens fordel er akkumulering av energi i magnetfeltet, som frigjøres under veksling innen 8-16 ms. Denne tidsperioden er nok til at UPS-en går inn i en ny driftsmodus.

Transformatoren utfører tilleggsfunksjonen til et støyfilter. Inngangsspenningsforvrengning påvirker ikke utgangsbølgeformen, som forblir sinusformet.

Dobbel konvertering UPS

Den doble energikonverteringsanordningen fungerer etter prinsippet om å rette opp nettspenningen, og deretter konvertere den til stabilisert vekselspenning. Her brukes en kraftigere likeretter som ikke bare lader batteriet, men også forsyner omformeren med en stabilisert konstant spenning.

Fra utgangen til enheten tilføres en stabilisert vekselspenning til lasten.

Når dobbel konvertering ikke er nok til å justere nettspenningen, tilføres ekstra ladning fra batteriet til omformeren. Det er ingen brytere, men modusen er annerledes.

Hvis omformeren svikter, går den over til drift fra strømnettet via en bypass. Å velge en dobbeltkonverterende UPS for privat bruk er irrasjonelt på grunn av store energitap. Denne typen beskyttelse brukes av organisasjoner som krever høy utstyrspålitelighet.

Typer systemer

Avbruddsfri strømforsyningssystemer kan sentraliseres eller distribueres. I det første tilfellet fungerer én UPS for hele bygningen eller en separat etasje, som takler alle belastninger.

Avbruddsfri strømforsyning inkluderer flere beskyttelsesenheter, som hver fungerer på en enkelt datamaskin eller annet utstyr. De er ganske effektive.

Fordelene med et distribuert system er som følger:

  1. UPS-en er valgt spesifikt for en individuell enhet som er den mest kritiske eller som opererer under tøffe forhold.
  2. Systemet kan utvides gradvis, starter med serverbeskyttelse og flytting til arbeidsstasjoner.
  3. Mislykkede UPS-er kan erstattes med andre fra mindre viktige systemelementer.
  4. UPS-en med lav effekt krever ikke installasjon og vedlikehold av spesialpersonell.
  5. Mulighet for tilkobling til vanlig strømforsyning via stikkontakter.
  6. UPS-er brukes uavhengig av hverandre.

Sentraliserte avbruddsfrie strømsystemer inkluderer UPS-er på høyt nivå som bedre beskytter utstyr. Til tross for deres høye kostnader, oppnås totale kostnadsbesparelser siden én enhet er billigere enn flere. Men for enkle datamaskiner vil systemet koste mer, siden vedlikeholdet krever høyt kvalifisert personell eller tjenester fra spesialiserte selskaper som installerer avbruddsfri strømforsyningssystemer og betjener dem.

Det er nødvendig i følgende tilfeller:

  • datamaskiner er hovedbelastningen på nettverket;
  • noen organisasjoner trenger svært pålitelige systemer, for eksempel banker;
  • forbrukere varierer betydelig i kraft: datasystem, kommunikasjon, sikkerhetssystem.

Hva skal du se etter når du velger en UPS?

Når du velger et avbruddsfri strømforsyningssystem, er det flere viktige faktorer å vurdere. La oss liste opp de viktigste.

Hva er utstyret beskyttet mot?

Først av alt er det nødvendig å måle spenningen i det elektriske nettverket. Minimum syklusvarighet vil være en dag. Det gjenspeiler best driften av det elektriske nettverket. Hvis du må jobbe i helgene, må du få informasjon om en ukesyklus, dag og natt.

Det er viktig å bestemme maksimal og minimum spenning, samt kraften og frekvensen til pulser i nettverket. Enheten kan være en opptaker.

Den enkleste måten for brukeren er å måle spenningen, hvor spenningen etter hans mening når et maksimum og minimum. Ikke overse helgene.

Hvis eieren av leiligheten har kraftig utstyr, er det nødvendig å måle spenningen i hjemmenettverket når det slås av og på. Du bør finne ut hvor ofte strømforsyningen hjemme er kuttet og av hvilke grunner. Det er viktig å ha en jordingsledning i leiligheten. I dette tilfellet bør du finne ut hvor pålitelig den er koblet til gulvpanelbussen.

Type beskyttet utstyr

En liste over utstyr som krever bruk av en UPS er kompilert. I dette tilfellet må du vite hva som forbrukes av hver Det er nok å bestemme dens nominelle verdi, som er i de tekniske spesifikasjonene. Noen utstyr bruker noen ganger maksimal energi som er flere ganger den nominelle verdien. Det bør settes en gangreserve for den.

Batteritid

Her er det viktig å bestemme for hvilken periode det er mulig å trygt lagre data eller fullføre nødvendige teknologiske operasjoner (overføring av informasjon, lagring av filer, mottak av meldinger).

Nødvendig personell

Avhengig av kompleksiteten til systemet, kreves det en viss stab av spesialister for å betjene det. Dette må avklares for å kunne beregne alle kostnader korrekt. Prisen på beskyttelsessystemet bør ikke overstige 10% av kostnadene for hovedutstyret.

UPS for hjemmet

For en gjennomsnittlig hytte er et UPS (UPS) avbruddsfri strømforsyningssystem med en effekt på omtrent 15 kW praktisk. For å sikre autonom drift i 2-3 timer trenger du 4 batterier med en total kapasitet på 2000 Ah. De lar deg akkumulere strøm på rundt 7 kWh.

I huset er de viktigste varmesystemet og husholdningsapparater med en datamaskin. Prisen på en UPS avhenger av strøm, antall batterier og produsent. For en kjele kan du kjøpe en kilde med en effekt på 360 W til en pris på 7 tusen For hele huset trenger du en UPS-effekt på opptil 15 kW, hvis pris er mer enn 70 tusen rubler.

I tillegg til omformere trengs batterier, som må skiftes med jevne mellomrom. En UPS for et hjem koster mye penger. Avbruddsfrie batteristrømforsyningssystemer er spesielt dyre.

Til tross for dette kan du spare på å reparere annet utstyr. I tillegg er det alternative alternativer ved bruk av generatorer. Noen ganger kan du klare deg med å installere spenningsstabilisatorer, som takler mange oppgaver, inkludert å slå av utstyr på riktig måte.

Moderne UPS-er er utstyrt med et tydelig grensesnitt. Ved hjelp av displayet kan du overvåke driften av systemet, der hovedparametrene er inngangs- og utgangsspenning, strømforbruk, driftskrets, batterilading.

Hvilken UPS du skal velge avhenger av brukerens behov. En hjemmedatamaskin kan ha nok strøm så lenge den er avslått. For uavbrutt drift av kjelen i 8-9 timer, trenger du en 1 kW beskyttelsesenhet med tre 65 A/h batterier.

Konklusjon

Systemene er designet for å sikre autonom drift av elektriske apparater og elektronisk utstyr i kort tid. Hovedindikatoren er kraften til UPS-en og kapasiteten til batteriet. Det anbefales å velge utstyr som inneholder en spenningsstabilisator.

Batteriets driftstid avhenger av dets egenskaper og strømmen som forbrukes av lasten. Hvis reservestrømforsyningen er utladet, gis en kommando om å slå av forbrukeren. Hvis nettspenningen når et normalt nivå, bytter UPS-en til normal nettdriftsmodus og batteriet begynner å lade.