Čo je UPS v elektrotechnike? Neprerušiteľný zdroj napájania: účel a špecifiká prevádzky UPS pre domácnosť

Zvyšovanie požiadaviek na kvalitu elektrickej energie je v súčasnosti úplne prirodzený proces. Požiadavky spomínaných noriem určujú dve zložky. Prvá zahŕňa túžbu spotrebiteľov chrániť sa čo najviac pred následkami havarijných situácií v energetickom systéme. Druhá zložka súvisí s prevádzkovými podmienkami záťaže. Tá by mala zahŕňať požiadavky na stabilnú a nepretržitú prevádzku inteligentných a výkonových elektrických zariadení, znižovanie strát v napájacej sieti a pod. Jednou z efektívnych možností technického riešenia problému kvality elektrickej energie sú zdroje neprerušiteľný zdroj napájania(UPS, anglicky UPS).

Hlavnou úlohou napájača je poskytnúť spotrebiteľovi elektrickú energiu v momente, keď kvalitatívne parametre spadajú mimo regulované normy (priehyb, zvýšenie napätia, výrazné skreslenie tvaru...). Vykonaním tejto úlohy môže UPS:

• odpojte sa od napájania a preneste energiu do záťaže pomocou vlastného zdroja;
• napájajte záťaž upraveným sieťovým napätím.

V drahších UPS je možné implementovať funkciu na zlepšenie kvality spotrebovanej elektriny (integrovaný je korektor účinníka).

Typy "neprerušiteľného napájania"

Existujú tri základné typy UPS.

1. Záložný UPS(pohotovostný režim, offline, zálohy). Najjednoduchšie a najlacnejšie technické riešenie (napríklad populárny APC Back-UPS CS 500). Pri výraznom zvýšení alebo znížení napätia sa UPS odpojí od siete 220V a prepne sa do režimu batérie. Hlavné prvky offline UPS: batérie (batéria), Nabíjačka, menič, zvyšovací transformátor, riadiaci systém, filter (obr. 1).
   
   
   A)
   
   
   b)
   Ryža. 1 Normálny prevádzkový režim (a) a prevádzkový režim na batérie (b) Výhodou offline UPS je jeho nízka cena a vysoká účinnosť pri prevádzke zo siete. nedostatky: vysoký stupeň skreslenie výstupného napätia (vysoké harmonické skreslenie, ≈30% v prípade pravouhlého signálu), nemožnosť nastavenia parametrov vstupného napätia. Charakteristiky výstupného napätia budú podrobnejšie popísané nižšie.).
2. Interaktívna UPS(angl. linka - interaktívna). Ide o medzityp medzi lacným a jednoduchým offline UPS a drahým multifunkčným online UPS (napríklad ippon back office 600). Na rozdiel od offline UPS má interaktívny zdroj autotransformátor, ktorý umožňuje udržiavať úroveň výstupného napätia v rozmedzí 220V (+-10%) počas poklesu/zvýšenia sieťového napätia (obr. 2). Počet úrovní napätia autotransformátora sa spravidla pohybuje od dvoch do troch.
   
   
   (A)
   
   
   (b)
   
   
   (V)
   
   
   (G)
   Ryža. 2 Prevádzka interaktívneho UPS pri normálnom sieťovom napätí (a), pri poklese sieťového napätia (b), pri zvýšenom sieťovom napätí (c), pri zániku sieťového napätia alebo pri výraznom zvýšení (d) Výstupné napätie je upravené prepnutím na príslušný odbočovač vinutia transformátora. V prípade hlbokého poklesu alebo výrazného zvýšenia alebo úplného vymiznutia sieťového napätia funguje táto trieda UPS podobne ako trieda offline: je odpojená od siete a pomocou energie batérií generuje výstupné napätie. Čo sa týka tvaru výstupného signálu, môže byť sínusový alebo pravouhlý (alebo lichobežníkový).
   Výhody linky - interaktívne oproti záložnému UPS: kratší čas spínania do autonómna prevádzka z batérií, stabilizácia úrovne výstupného napätia. Nevýhody: nižšia účinnosť pri prevádzke zo siete, vyššia cena (oproti offline typu), zlé filtrovanie prepätia (impulzné prepätie).
3. UPS s dvojitou konverziou(anglicky: double-conversion UPS, online). Najfunkčnejší a najdrahší typ UPS. Neprerušiteľný zdroj napájania je vždy pripojený k sieti. Vstupný sínusový prúd prechádza cez usmerňovač, je filtrovaný a potom invertovaný späť na striedavý prúd. V odkaze priamy prúd je možné nainštalovať samostatný DC/DC menič. Keďže menič beží stále, oneskorenie prechodu do režimu batérie je prakticky nulové. Stabilizácia výstupného napätia pri poklesoch alebo poklesoch sieťového napätia je kvalitnejšia, na rozdiel od stabilizácie linky - interaktívneho UPS. Účinnosť môže byť v rozsahu 85%÷95%. Výstupné napätie má často sínusový tvar (harmonické skreslenie<5%).
   
   
   Ryža. 3 Funkčná schéma jednej z možností online UPS na Obr. Obrázok 3 zobrazuje blokovú schému možnosti online UPS. Sieťové napätie je tu usmernené poloriadeným usmerňovačom. Pulzné napätie je filtrované a potom invertované. Online schémy UPS môžu obsahovať jeden alebo viac takzvaných bypassov (bypassových prepínačov). Funkcia takéhoto spínača je podobná funkcii relé: prepínanie záťaže na napájanie z batérie alebo priamo zo siete.
   Na základe online štruktúry vznikajú nielen nízkoenergetické jednofázové, ale aj priemyselné trojfázové UPS. Kontinuita napájania veľkých súborových serverov, zdravotníckych zariadení a telekomunikácií sa vykonáva výlučne na základe online štruktúry UPS.
4. Špeciálne typy UPS. Používajú sa aj iné špecifické typy UPS. Napríklad ferorezonančný neprerušiteľný zdroj napájania. V tomto UPS akumuluje špeciálny transformátor náboj energie, ktorý by mal stačiť na prepnutie napájania zo siete na batérie. Niektoré UPS tiež využívajú ako zdroj energie mechanickú energiu superzotrvačníka.

Hlavné charakteristiky UPS.

1. Moc. Pohonné jednotky: voltampér (VA), watt (W), voltampér reaktívny (VAr). Pripomeňme, že existuje celkový výkon S, aktívny P a jalový výkon Q. Mocniny týkajúce sa rovnice
   S2=P2+Q2
   Aktívna sila(W) sa vynakladá na užitočnú prácu, reaktívna (VAr) - nevykonáva užitočnú prácu. V súlade s tým je celkový výkon podľa definície maximálny výkon, ktorý musí mať zdroj, aby dodal záťaži potrebnú energiu. Pomer aktívneho výkonu k celkovému výkonu ukazuje kvalitu spotreby elektriny a nazýva sa účinník (PF):
   (žiarovky, ohrievače) má PF=1, celkový výkon sa rovná aktívnemu. Počítače, mikrovlnné rúry, klimatizácie majú príklad výpočtu.
   Vypočítajte neprerušiteľné napájanie počítača (dva počítače + dva monitory). Je ľahké odhadnúť výkon počítača, ak viete, na koľko energie je napájací zdroj určený. Nechajte PC mať napájacie zdroje 450 W (aktívny výkon). Ak je PF neznámy pre PC s napájacím zdrojom bez PFC (Power Factor Corrector), PF možno považovať za rovný 0,65. Podobne berieme PF monitora rovné 0,65. Aktívny výkon monitora je 50 W. Výsledkom je, že celkový aktívny výkon spotrebiča (dve pracoviská)
   Р=450+50+450+50=1000 W
   Celkový výkon (zo vzorca 2):
   S= Р/PF=1000/0,65=1538 (VA).
   Ak je v napájacích zdrojoch (PSU) PC a monitora nainštalovaný korektor účinníka (PF=1), potom sa celkový výkon S rovná aktívnemu.
   S=P=1000 (VA)
   Pre záťaž PC môžete vypočítať UPS bez výkonovej rezervy na základe nasledujúcich skutočností:

• Počítačové napájacie zdroje majú ochranu proti preťaženiu. Inými slovami, PC nebude môcť spotrebovať viac energie, ako je deklarovaný výkon napájacieho zdroja.
• Napájací zdroj – maximálny výkon. V skutočnosti v režime bez zaťaženia (hneď po spustení) spotrebujú počítače približne 50 % energie.

Výsledok.
Požadované minimálne parametre UPS sú teda:

• pre PC so zdrojmi bez PFC – 1 kW / 1540 VA.
• pre PC so zdrojmi s PFC – 1kW/1kVA.

Pre prvú možnosť je vhodný neprerušiteľný zdroj napájania apc Smart-UPS C 2000VA (lineárny interaktívny UPS 2 kVA / 1,3 kW). Pre druhú - UPS Ippon Smart Winner 1500 (1,35 kW) alebo Eaton 5SC 1500 VA (1,05 kW).
Pri výpočte je dôležité vziať do úvahy krátkodobé zvýšenie výkonu pre záťaže, ako sú elektromotory. V momente spustenia je aktuálny Istart päť, sedemkrát vyšší ako menovitý In:
Istart=(5÷7)*In

Vlastnosti aplikácie.

Neprerušiteľné napájacie zdroje pre vykurovacie kotly, ako aj neprerušiteľné napájacie zdroje pre plynové kotly, majú funkciu spojenú s prevádzkovými režimami nulového vodiča. Automatizácia kotla často vyžaduje pripojenie neutrálu siete. Faktom je, že obvod riadenia plameňa horáka je pripojený k zemi a v štvorvodičovej sieti 220 V sú neutrálny vodič a zem kotla nakoniec uzavreté cez fyzické uzemnenie. Ak je však neutrál prerušený alebo nula spotrebiča je mechanicky odpojená od nuly napájacej siete (offline prevádzka UPS), obvod riadenia plameňa sa preruší. Na vyriešenie tohto problému sú možné nasledujúce riešenia:

závery

Východiskom pre výber neprerušiteľného zdroja je určenie charakteru záťaže (UPS pre počítač, pre vykurovacie kotly...). Pre kritických spotrebiteľov a zariadenia obsahujúce striedavé motory by ste si mali zvoliť drahé a funkčné online UPS. Pre PC a kancelársku techniku ​​sú vhodné lacnejšie line-interactive alebo back UPS. Ďalšou možnosťou je výpočet výkonu a životnosti batérie UPS. Mala by byť zabezpečená aj možnosť použitia „cez“ nuly. Pri konečnom rozhodnutí treba brať do úvahy popularitu značiek na trhu: líder APC vlastní asi 50 % všetkých tržieb, za ním nasledujú Ippon, Eaton Powerware a Powercom s výraznou maržou.

Požiadavky na kvalitu elektrickej energie sú zákonom predpísané štátnymi normami a pomerne prísnymi predpismi. Organizácie dodávajúce elektrinu vynakladajú veľké úsilie na ich dodržiavanie, no nie vždy sa realizujú.

V našich apartmánoch a vo výrobe sa pravidelne vyskytujú:

úplné výpadky prúdu na dobu neurčitú;

aperiodické krátkodobé (10÷100 ms) vysokonapäťové (do 6 kV) napäťové impulzy;

prepätia a poklesy napätia s rôznym trvaním;

vysokofrekvenčné šumové prekrytia;

frekvenčné drifty.

Všetky tieto problémy negatívne ovplyvňujú prácu spotrebiteľov elektriny v domácnostiach a kanceláriách. Mikroprocesorové a počítačové zariadenia sú ovplyvnené najmä kvalitou napájania, ktoré nielen zlyhávajú, ale môžu úplne stratiť svoju funkčnosť.

Účel a typy zdrojov neprerušiteľného napájania

Na zníženie rizika porúch v napájacej sieti sa používajú záložné zariadenia, ktoré sa bežne nazývajú neprerušiteľné zdroje napájania (UPS) alebo UPS (odvodené zo skratky anglického slovného spojenia „Uninterruptible Power Supply“).

Vyrábajú sa v rôznych dizajnoch na riešenie špecifických problémov spotrebiteľov. Napríklad výkonné UPS s gélovými batériami dokážu udržať napájanie celej chaty niekoľko hodín.

Ich batérie dostávajú náboj z elektrického vedenia, veterného generátora alebo iných nosičov elektriny cez invertorové usmerňovacie zariadenie. Napájajú aj elektrické spotrebiče chaty.

Keď je externý zdroj vypnutý, batérie sa vybíjajú do záťaže pripojenej k ich sieti. Čím väčšia je kapacita batérie a čím nižší je ich vybíjací prúd, tým dlhšie fungujú.

Stredné zdroje neprerušiteľného napájania môžu zálohovať systémy vnútornej klimatizácie a podobné zariadenia.

Najjednoduchšie modely UPS sú zároveň schopné dokončiť program núdzového vypnutia počítača. Zároveň trvanie celého procesu ich práce nepresiahne 9÷15 minút.

Neprerušiteľné zdroje napájania počítača sú:

zabudované do tela zariadenia;

externé.

Prvé prevedenia sú bežné v notebookoch, netbookoch, tabletoch a podobných mobilných zariadeniach napájaných vstavanou batériou, ktorá je vybavená obvodom na prepínanie napájania a záťaže.

Batéria notebooku so vstavaným ovládačom je neprerušiteľný zdroj napájania. Jeho obvod automaticky chráni prevádzkové zariadenie pred elektrickými poruchami.

Externé návrhy UPS, určené na bežné dopĺňanie programov pre stolné počítače, sú vyrábané ako samostatná jednotka.

Pripájajú sa cez napájací adaptér do elektrickej zásuvky. Napájajú iba tie zariadenia, ktoré sú zodpovedné za spúšťanie programov:

systémová jednotka s pripojenou klávesnicou;

monitor, ktorý zobrazuje prebiehajúce procesy.

Ostatné periférne zariadenia: skenery, tlačiarne, reproduktory a ďalšie zariadenia nie sú napájané z UPS. V opačnom prípade v prípade núdzového ukončenia programov prevezmú časť energie naakumulovanej v batériách.

Možnosti konštrukcie prevádzkových diagramov UPS

Počítačové a priemyselné UPS sa vyrábajú v troch hlavných variantoch:

zálohovanie napájania;

interaktívny diagram;

dvojitá konverzia elektriny.

S prvou metódou schému zálohovania, označované anglickými výrazmi „Standby“ alebo „Off-Line“, je napätie privádzané zo siete do počítača cez UPS, v ktorom je elektromagnetické rušenie eliminované vstavanými filtrami. Je tu tiež inštalovaný, ktorého kapacita je udržiavaná nabíjacím prúdom regulovaným regulátorom.

Keď externé napájanie zmizne alebo prekročí stanovené štandardy, regulátor nasmeruje energiu batérie na spotrebiteľov energie. Na premenu jednosmerného prúdu na striedavý prúd je pripojený jednoduchý invertor.

Výhody pohotovostného režimu UPS

Off-Line neprerušiteľné zdroje napájania majú vysokú účinnosť, keď je na ne privedené napätie, pracujú ticho, vyžarujú málo tepla a sú relatívne lacné.

Nedostatky

Vynikajúci pohotovostný režim UPS:

dlhý prechod na napájanie z batérie 4÷13 ms;

skreslený tvar výstupného signálu produkovaného meničom skôr vo forme meandru než harmonickej sínusoidy;

nedostatok nastavenia napätia a frekvencie.

Takéto zariadenia sú najčastejšie na osobných počítačoch.

Interaktívny obvod UPS

Označujú sa anglickým výrazom „Line-Interactive“. Vykonávajú sa podľa predchádzajúcej, ale komplikovanejšej schémy zahrnutím stabilizátora napätia pomocou autotransformátora s krokovou reguláciou.

To poskytuje úpravy výstupného napätia, ale nie sú schopné ovládať frekvenciu signálu.

Filtrovanie rušenia v normálnom režime a prepnutie na invertorové napájanie v prípade núdze prebieha podľa algoritmov UPS Standby.

Pridanie stabilizátora napätia rôznych modelov s riadiacou technikou umožnilo vytvoriť meniče s tvarom signálu nielen štvorcovej vlny, ale aj sínusoidy. Malý počet riadiacich stupňov založených na spínaní relé však neumožňuje realizovať plné stabilizačné funkcie.

Platí to najmä pre lacné modely, ktoré pri prepnutí na batériové napájanie nielen zvýšia frekvenciu nad nominálnu, ale skreslia aj tvar sínusoidy. Rušenie je vnášané vstavaným transformátorom, v ktorého jadre prebiehajú hysterézne procesy.

Drahé modely používajú invertory založené na polovodičových spínačoch. UPS Line-Interactive majú pri prepnutí na napájanie z batérie rýchlejší výkon ako Off-Line UPS. Zabezpečuje to činnosť synchronizačných algoritmov medzi prichádzajúcim napätím a výstupnými signálmi. Zároveň však dochádza k určitému podceňovaniu účinnosti.

Line-Interactive UPS nie je možné použiť na napájanie asynchrónnych motorov, ktoré sú široko inštalované na všetkých domácich spotrebičoch vrátane vykurovacích systémov. Používajú sa na prevádzku zariadení s napájaním, kde je výkon filtrovaný a zároveň usmerňovaný: počítače a spotrebná elektronika.

UPS s dvojitou konverziou

Táto schéma UPS je pomenovaná podľa anglickej frázy „On-line“ a funguje na zariadeniach, ktoré vyžadujú vysokokvalitné napájanie. Produkuje dvojitú konverziu elektriny, kedy sú sínusové harmonické striedavého prúdu neustále premieňané usmerňovačom na konštantnú hodnotu, prechádzajúc cez menič, aby sa na výstupe vytvorila opakovaná sínusoida.

Tu je batéria trvalo zapojená do obvodu, čím odpadá jej spínanie. Táto metóda prakticky eliminuje dobu prípravy zdroja nepretržitého napájania na spínanie.

Prevádzku On-line UPS na základe stavu batérie možno rozdeliť do troch etáp:

štádium nabíjania;

stav čakania;

prepustenie na prevádzku počítača.

Obdobie nabíjania

Vstupné a výstupné obvody sínusového signálu sú prerušené interným spínačom UPS.

Batéria pripojená k usmerňovaču dostáva nabíjaciu energiu, kým sa jej kapacita neobnoví na optimálne hodnoty.

Obdobie pripravenosti

Po nabití batérie automatické neprerušiteľné napájanie uzavrie vnútorný spínač.

Batéria udržiava stav pripravenosti na prevádzku v režime vyrovnávacej pamäte.

Obdobie vybíjania

Batéria sa automaticky prenesie na napájanie počítačovej stanice.

Zdroje neprerušiteľného napájania pracujúce metódou dvojitej konverzie majú nižšiu účinnosť v režime napájania zo siete ako iné modely kvôli spotrebe energie na teplo a hluku. Ale v zložitých štruktúrach sa používajú techniky na zvýšenie účinnosti.

UPS On-line je schopný korigovať nielen hodnotu napätia, ale aj frekvenciu jeho oscilácií. To ich odlišuje od predchádzajúcich modelov a umožňuje ich použitie na napájanie rôznych zložitých zariadení s asynchrónnymi motormi. Náklady na takéto zariadenia sú však výrazne vyššie ako predchádzajúce modely.

Zloženie UPS

V závislosti od typu prevádzkového obvodu obsahuje súprava neprerušiteľného napájania:

batérie na skladovanie elektriny;

Zabezpečenie údržby výkonu batérie;

invertor na generovanie sínusovej vlny,

diagram riadenia procesu;

softvér.

Na vzdialený prístup k zariadeniu je možné použiť lokálnu sieť a spoľahlivosť okruhu možno zvýšiť jeho redundanciou.

Niektoré zdroje neprerušiteľného napájania používajú režim „Bypass“, keď je záťaž napájaná filtrovaným sieťovým napätím bez ovládania hlavného obvodu zariadenia.

Časť UPS má krokový regulátor napätia „Booster“, riadený automaticky.

V závislosti od potreby implementácie komplexných technických riešení môžu byť zdroje neprerušiteľného napájania vybavené ďalšími špeciálnymi funkciami.

Pri nákupe počítača mnohí často zabúdajú, že okrem systémovej jednotky, monitora a myši s klávesnicou je veľmi dôležité zakúpiť aj taký komponent, ako je UPS (t. j. zdroj neprerušiteľného napájania). Toto prídavné zariadenie vám umožňuje poskytnúť dočasné autonómne napájanie pre prevádzku počítača vďaka prítomnosti batérie v UPS.

Môžete sa opýtať, prečo vôbec potrebujete UPS? Odpoveď je vlastne jednoduchá. Existuje názor, že UPS je potrebná iba v prípade častých výpadkov napájania. Je však vhodné mať neprerušiteľný zdroj aj len pre zaistenie pre prípady, keď náhle dôjde ku skratu v sieti, alebo dôjde k vypnutiu prúdu v dôsledku prepätia.

Vďaka UPS môžete pri náhlom výpadku prúdu vypnúť počítač bez straty dát a rôznych porúch, ktoré sa pri náhlom výpadku prúdu často vyskytujú. Vďaka batérii zabudovanej v UPS môže váš počítač nejaký čas pracovať autonómne, všetko závisí od kapacity batérie a výkonu samotného UPS.

Ako zariadenie funguje? UPS by sa mala pripojiť k sieti a potom by sa k UPS mala pripojiť systémová jednotka a monitor. Ak je to veľmi potrebné, môžete pripojiť aj tlačiareň, reproduktory a ďalšie vybavenie, ale je lepšie nie, pretože ide o dodatočné zaťaženie UPS, to všetko výrazne zníži životnosť batérie. Po zhasnutí svetiel dostanete 5-10 minút, aby ste si mohli všetko uložiť, zavrieť potrebné dokumenty a aplikácie a vypnúť počítač.

Jedným z najdôležitejších bodov pri výbere tohto zariadenia je správna voľba princípu jeho fungovania. V tomto bode sa budeme podrobnejšie zaoberať.

Záložný UPS. Princíp činnosti takýchto UPS je založený na dobíjaní batérie pri stabilnom napätí, pričom zariadenie pracuje na bežnom napájaní zo siete. Počas obdobia, keď nie je elektrina zo siete, sa napájanie počítača prepne na nabitú batériu UPS. Priemerný čas normálnej prevádzky UPS v režime offline je približne 10 minút. Ide o pomerne jednoduchý klasický princíp fungovania neprerušiteľného zdroja napájania, v dôsledku čoho nemá príliš vysokú cenu. To všetko určuje obľúbenosť nákupu práve takýchto UPS na domáce použitie. Zároveň je tu aj nevýhoda prevádzky záložného UPS: pri prepätiach UPS nepomôže, pretože nemá funkcie stabilizátora napätia.

Existujú UPS s princípom line-interactive. Takéto zdroje neprerušiteľného napájania majú oveľa zložitejší systém, ale takéto UPS zahŕňajú vo svojich funkciách potrebu stabilizovať napätie v prípade prepätia. Takýto UPS má transformátory, ktoré v prípade potreby vyrovnávajú napätie bez prepínania prevádzkového režimu do autonómneho režimu, čiže počítač je naďalej napájaný zo siete.

Preto je potrebné zvoliť si neprerušiteľný zdroj napájania pre neustále používanie v závislosti od vašich potrieb, aj s prihliadnutím na rozsah ich cien. Všetko najlepšie a bezproblémová prevádzka vášho počítača.

1. Princíp činnosti
2. Zálohovanie (UPS)
3. Interaktívne (UPS)
4. Online (UPS)

1. Princíp fungovania

Záložný zdroj (UPS) je automatické zariadenie, ktorého hlavnou funkciou je napájanie záťaže pomocou energie batérií pri výpadku sieťového napätia alebo pri prekročení jeho parametrov (napätie, frekvencia). Okrem toho v závislosti od konštrukčnej schémy UPS upravuje parametre napájania.

Existujú tri konštrukčné schémy UPS:

2. Záložný zdroj UPS (off-line)

Princípom činnosti záložného zdroja je napájanie záťaže sieťovým napätím, keď je k dispozícii, a rýchle prepnutie na záložný napájací okruh (batéria a menič) pri jeho výpadku alebo prekročení jeho parametrov (napätie a frekvencia). Batéria sa automaticky dobíja, keď je UPS napájaný zo siete.

Charakteristickým znakom tejto schémy je prítomnosť automatického vypínača záťaže (sieť / batéria).

Záložný UPS sa používa na napájanie osobných počítačov alebo pracovných staníc lokálnej siete. Takmer všetky lacné UPS s nízkou spotrebou energie ponúkané na domácom trhu sú postavené pomocou záložného obvodu.

Výhody:

• Kompaktnosť
• Ekonomický
• Ľahkosť
• relatívna lacnosť

3. Interaktívna UPS (line-interactive)

Princíp činnosti interaktívneho neprerušiteľného zdroja je úplne identický so záložným, s výnimkou postupnej stabilizácie výstupného napätia spínaním vinutí autotransformátora.

Interaktívny UPS sa používa na napájanie osobných počítačov, pracovných staníc a súborových serverov lokálnych sietí, kancelárskych a iných zariadení, ktoré sú kritické pre výpadky napájania.

Výhody:

• kompaktnosť
• efektívnosť
• postupná stabilizácia výstupného napätia

sínusové výstupné napätie

4. Online UPS (on-line)

Princíp činnosti online zdroja nepretržitého napájania je založený na dvojitej konverzii napätia: vstupné napätie sa pomocou usmerňovača transformuje na jednosmerné a potom pomocou inverzného meniča (invertora) späť na striedavé.

Online UPS slúži na napájanie súborových serverov a pracovných staníc lokálnych sietí, ako aj iných zariadení, ktoré kladú zvýšené nároky na kvalitu sieťového napájania.

Predpokladá sa, že online obvod je doteraz najpokročilejším riešením, ktoré vám umožňuje úplne chrániť záťaž pred všetkými existujúcimi problémami s napájaním.

• kompletné filtrovanie sieťového napätia od rušenia a prepätia, rušenie generované záťažou sa neprenáša späť do siete
• napájanie záťaže „čistým“ sínusovým napätím, ktoré má stabilnú veľkosť a tvar, a to pri prevádzke zo siete aj pri prevádzke z batérií
• prepnutie na batérie prebieha okamžite, bez prechodných javov

Online zdroje majú oproti iným typom UPS množstvo významných výhod, z ktorých hlavnou je absencia časového intervalu medzi stratou externého napájania a začiatkom napájania záťaže z batérií. Pri charakterizácii tohto typu UPS sa veľmi často používa výraz „Čas spínania 0“ alebo „Čas spínania nula“, čo v skutočnosti nie je úplne správne, ale plne vystihuje podstatu tejto výhody.

Ďalšou výhodou UPS s dvojitou konverziou je možnosť nastavenia nielen napätia, ale aj frekvencie na výstupe zdroja. V skutočnosti sú online zdroje neprerušiteľného napájania najlepšími stabilizátormi napätia. Výstupné napätie tohto typu UPS má vždy podobu čistej sínusoidy.

Spolu s výhodami online UPS existujú aj niektoré nevýhody, medzi ktoré patrí vysoká cena (dva, trikrát drahšia ako line-interactive UPS), nízka účinnosť (85% - 94%), zvýšená tvorba tepla a vysoká hladina hluku.

Napriek niektorým nedostatkom sú to práve online UPS, ktoré poskytujú najvyššiu úroveň ochrany napájania kritických záťaží. Preto sa na zabezpečenie nepretržitého napájania takých dôležitých a drahých zariadení, ako sú súborové servery, priemyselné zariadenia, telekomunikačné systémy atď., používajú iba neprerušiteľné zdroje napájania s online obvodom.

Časté výpadky prúdu nedávajú inú možnosť, ako kúpiť UPS pre počítač, vykurovací kotol, kancelársky server alebo iné dôležité zariadenia. Potreba chrániť zariadenia pred poruchami v dôsledku nestabilného napájania v sieti plne odôvodňuje výdavky, ako je nákup neprerušiteľného zdroja napájania. Skúsenosti ukazujú, že je oveľa výhodnejšie kúpiť si neprerušiteľný zdroj energie, ako dúfať v šťastie a dostať sa do situácie, keď potrebujete opraviť alebo kúpiť nové zariadenie v krátkom čase.

Existujúce typy UPS zahŕňajú modely rôzneho výkonu, rozmerov, doplnkových možností a nákladov, takže pre každého kupujúceho existuje vhodný kvalitný zdroj neprerušiteľného napájania.

Aby ste však urobili správnu voľbu, ktorá bude rozumnou investíciou a ochráni systém technických zariadení vo vašej domácnosti, kancelárii, firme, zdravotníckom zariadení alebo dátovom centre, mali by ste zvážiť typy neprerušiteľných zdrojov napájania.

UPS napájaním

Pravdepodobne ste sami intuitívne uhádli, že neprerušiteľný zdroj energie musí nevyhnutne spĺňať energetické potreby chráneného systému. Nemá zmysel kupovať príliš výkonnú jednotku: na ochranu jednoduchého počítača je to nadbytočná možnosť. Takýto zdroj za takýchto podmienok nikdy nebude fungovať s maximálnou účinnosťou a namiesto toho sa stane nadbytočným zariadením spotrebúvajúcim elektrickú energiu. Zároveň je nepravdepodobné, že bude vhodný pre kancelársky server s pripojeným systémom periférnych zariadení, ktorý bude predstavovať optimálne riešenie ochrany domáceho PC. Ak má zariadenie menší výkon ako je celková pripojená záťaž, zdroj neprerušiteľného napájania sa vypne z dôvodu preťaženia. Potom sa všetky zariadenia, ktoré sú k nemu pripojené, vypnú.

V závislosti od výkonu zariadenia, hmotnosti zdroja nepretržitého napájania, úrovne hluku, ktorý produkuje, a jeho rozmerov sa líšia. Uistite sa, že model, ktorý si vyberiete, nebude zbytočne prekážať vo vašom voľnom čase a práci a aby ste takúto jednotku mali kam umiestniť.

Existuje mnoho kategórií neprerušiteľných zdrojov napájania a musíte si vybrať zariadenie podľa potrieb vášho zariadenia. Najprv si vypočítajte celkové maximálne zaťaženie. Je vhodné zvoliť UPS s malou rezervou výkonu - asi 20-30%. To zaručuje bezpečnosť zariadenia, vytvára priaznivé podmienky pre prevádzku samotného zdroja nepretržitého napájania a umožňuje mierne upraviť konfiguráciu chráneného systému pridaním alebo výmenou niektorých jeho prvkov.

UPS podľa topológie

Hlavná klasifikácia zdrojov neprerušiteľného napájania ovplyvňuje topológiu ich prevádzky alebo dizajn zariadenia:

(off-line, back-UPS, standby) - najjednoduchšie zdroje neprerušiteľného napájania, ktoré pomocou pasívnych filtrov eliminujú elektromagnetické rušenie a vysokonapäťové impulzy. Ak napätie zmizne alebo prekročí normalizované hodnoty, záťaž napájaná zo siete sa automaticky prepne na napájanie z batérie UPS.

(line-interactive) - modely neprerušiteľného napájania so stabilizátorom napätia, ktorý umožňuje regulovať úroveň vstupného napätia. Moderní výrobcovia vylepšili line-interactive UPS natoľko, že sa toto zariadenie vďaka kombinácii ceny a spoľahlivosti stalo optimálnym riešením pre domáce použitie. Pri výraznej nestabilite siete (časté kolísanie napätia v rozmedzí 15-20 V) bude záložný zdroj neustále prepínať záťaž na autonómne napájanie, čo sa negatívne prejaví na životnosti batérií. Lineárne UPS sú vhodnejšie pre siete s nestabilným napätím. Čas prepnutia na prevádzku z batérie je kratší ako pri prvom type neprerušiteľného napájania. Môžu sa líšiť tvarom výstupného napätia: UPS je sínusový alebo s pravouhlým (lichobežníkovým) napätím.

(on-line, dvojitý rozhovor) - profesionálny vysokovýkonný UPS s najvyššou úrovňou spoľahlivosti. UPS s dvojitou konverziou sa používajú na ochranu serverov, dátových centier, pracovných staníc, komunikačných centier, zdravotníckych zariadení a kritických aplikácií.

Princíp činnosti UPS typu on-line je nasledujúci:

• striedavý prúd na vstupe sa mení na jednosmerný prúd;
• Striedač premieňa jednosmerný prúd na striedavý a dodáva ho do záťaže.

Neprerušiteľný zdroj napájania teda dokáže neustále poskytovať záťaži čisté a stabilné (kolísanie nie viac ako 1%). Výdrž batérie niektorých modelov sa dá pri pripojení prídavných batériových modulov predĺžiť až na niekoľko desiatok hodín.

On-line UPS v systéme dátového centra

Ako si vybrať neprerušiteľný zdroj napájania?

Rôzne typy UPS vykazujú svoje výhody a nevýhody a výber by mal byť založený výlučne na vašich schopnostiach a individuálnych potrebách vášho systému. Spočítajte si výkon vášho zariadenia, zvážte podrobne typy UPS, oboznámte sa s modelovým radom rôznych výrobcov – a nájdete vhodné zariadenie, ktoré vášmu zariadeniu poskytne spoľahlivú ochranu.