不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節

計算機、服務器的不間斷電源:工作原理和選型

線互動

Line 交互式 ups 型號配備了始終工作的穩定器,並提供不頻繁的電池連接。

該設備通過控制電源電壓的幅度和形狀與網絡進行交互。

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節

當電壓降低或升高時,該單元通過切換自耦變壓器的抽頭來校正其值。這樣,它的標稱值就得以維持。如果參數超出範圍且切換範圍不再足夠,則 UPS 切換到備用電池。當接收到失真信號時,可以斷開設備與主電源的連接。有些型號可以在不切換到電池操作的情況下校正電壓形狀。

Line Interactive UPS的缺點

儘管具有所有優點,但更現代的 UPS(在線 UPS)類型優於在線交互式設備。相比之下,所考慮的類別具有以下缺點:

  • 從內置電池緩慢切換到操作模式。線路交互大約需要 4-6 毫秒才能切換到電池。這是一個相當大的差距。因此,將負載敏感設備連接到源是不可接受的。在線互動式不間斷電源無法保證大多數家用電器、加熱設備等的穩定運行。
  • 粗略的穩定。所考慮的不間斷電源類型在相當原始的水平上提供電壓穩定性。大多數情況下,這是一個具有 2-3 級的自耦變壓器,使用繼電器進行切換。

“不間斷”的類型

UPS 有三種基本類型。

  1. 冗餘 UPS(備用、離線、備用)。最簡單和最便宜的技術解決方案(例如,流行的 APC Back-UPS CS 500)。如果出現明顯的過壓或欠壓,UPS 會從 220V 網絡斷開並切換到電池模式。離線式UPS的主要元件:電池(電池)、充電器、逆變器、升壓變壓器、控制系統、濾波器(圖1)。
    一個)
    b)
    米。 1 正常運行 (a) 和電池運行 (b) 離線 UPS 的優勢在於其在使用市電運行時成本低且效率高。缺點:輸出電壓失真度高(高次諧波,方波情況下≈30%),無法調整輸入電壓參數。輸出電壓的特性將在下面更詳細地討論。)。
  2. 交互式UPS(英文線-交互式)。它是介於廉價簡單的離線 UPS 和昂貴的多功能在線 UPS(例如,ipon back office 600)之間的中間類型。與離線 UPS 不同,交互式電源有一個自耦變壓器,可讓您在電源電壓下降/上升期間將輸出電壓水平保持在 220V (+ -10%) 以內(圖 2)。作為一項規則,自耦變壓器的電壓電平數量範圍為 2 到 3。
    (一個)
    (b)
    (在)
    (G)
    米。 2 交互式 UPS 在正常市電電壓 (a)、市電電壓下降期間 (b)、市電電壓升高 (c)、市電電壓故障或顯著升高 (d) 下的操作切換到變壓器繞組的相應抽頭。隨著電源電壓的深度下降或顯著增加或完全消失,此類​​ UPS 的功能類似於離線類:它與網絡斷開連接並使用電池電源產生輸出電壓。關於輸出信號的形狀,它可以是正弦形和矩形(或梯形)。
    與備用 UPS 相比,在線交互的優勢:切換到備用電池的時間更短,輸出電壓水平穩定。缺點:市電運行效率較低,價格較高(與離線式相比),浪湧過濾(浪湧)較差。
  3. 雙轉換UPS(英文雙轉換UPS,在線)。最實用和最昂貴的UPS類型。 bespereboynik 始終包含在網絡中。輸入正弦電流通過整流器、濾波,然後反相回到交流電。可以在直流鏈路中安裝單獨的 DC/DC 轉換器。由於逆變器始終處於運行狀態,切換到電池模式的延遲幾乎為零。與線路交互 UPS 的穩定性相比,在電源電壓下降或下降期間輸出電壓的穩定性更好。效率可以在85%÷95%的範圍內。輸出電壓通常為正弦波(諧波<5%)。
    米。 3 在線 UPS 選件之一的功能圖。圖 3 顯示了在線 UPS 選項的框圖。電源電壓在此通過半控整流器進行整流。對脈衝電壓進行濾波,然後反相。在在線 UPS 電路中,可能存在一個或多個所謂的旁路(旁路開關)。這種開關的功能類似於繼電器的功能:將負載切換為電池供電或直接從網絡供電。
    基於在線結構,不僅有小功率單相,也有工業三相UPS。大型文件服務器、醫療設備、電信的供電連續性完全基於UPS的在線結構進行。
  4. 特殊類型的UPS。也使用其他特定的 UPS 類型。例如,鐵磁諧振不間斷電源。在這個 UPS 中,一個特殊的變壓器會積累能量,這對於將電源從網絡切換到電池的時間應該是足夠的。此外,一些 UPS 使用超級飛輪的機械能作為電源。

UPS故障描述

如果 UPS 發生故障,所有設備都處於危險之中,因此您應該知道如何檢查 UPS 及其電池的功能。小故障排除方法在設備的用戶手冊中必有說明,建議您先學習。如果這不起作用,您應該嘗試自己確定問題。

連續發出嗶嗶聲

停電時,UPS 會發出嗶嗶聲,並且設備已切換到電池供電。在這種情況下,一切都很好。正是出於這些目的,創建了該設備。用戶關閉整個系統並關閉設備電源就足夠了。

如果這種吱吱聲經常發生,而網絡中有電壓,則可能需要測試電網並了解電湧的原因。在這種情況下,不間斷電源不是罪魁禍首,問題在別處。

注意設備指標

UPS 發出異響的另一個原因是過載。在這種情況下,設備不會拉動與其連接的設備。通過一個一個連接和斷開設備,可以計算出問題的根源。解決問題的方法是購買功率更大的不間斷電源或關閉部分設備。

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開機後打不開

如果網絡中出現電力,但 UPS 沒有打開,請檢查電池的健康狀況、網絡連接和電壓水平。如果市電電壓長期偏低,UPS 將無法長期工作。在這種情況下,電池將耗盡,設備將停止開機。

有時,只需將 UPS 連接到網絡並稍等片刻,電池就會充電,設備就會開始工作。您應該知道如何檢查UPS電源按鈕的可操作性,它可以通過。斷線是不間斷電源的常見問題。過載大,一些品牌的UPS拒絕工作,關閉一切並自行檢查就足夠了。

自行關閉,變得非常熱

如果網絡中有電壓,則不間斷電源會因輸出過載而關閉

重要的是要考慮設備在什麼時候關閉。如果在停電期間,很可能問題出在電池上,您應該檢查其性能

如果設備在運行期間斷開負載與網絡的連接,則很可能是軟件設置的原因。如有必要,應檢查和調整默認設置。

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節
打開機箱後可以看到明顯的問題

設備運行不穩定的原因可能是使用了非品牌配件。此外,UPS的運行中很可能還會出現其他問題。bespereboynik 可以從過熱斷開。在這種情況下,您應該檢查冷卻系統的健康狀況並確保沒有阻礙空氣自由流通的碎屑,否則設備將關閉。

應根據所連接設備的電壓仔細選擇 UPS。當過載時,不間斷電源將關閉,就像負載不足一樣。一些廠家的設備將低於裝機功率的負載判斷為沒有工作設備並關閉以節省自己的費用。

APC UPS電源分類

不間斷電源的功率應滿足被保護設備的需要。

區分:

  • 低功率不間斷電源。它們採用台式或落地式製造,範圍為 0.4-3 kW。
  • 中等功率的不間斷電源連接到專用電網,既放置在特殊的單獨房間中,也放置在人員經常在場的房間中。功率範圍 3-40 kW。通常有一個內置電源插座。執行地板或適合安裝在機架中。
  • 大功率不間斷電源需要單獨的房間和專用的電網。功率範圍從幾十到幾百千瓦。地板版。

您需要根據設備的需要選擇具有20-30%電力儲備的不間斷電源。購買功能強大的後置 UPS 來保護您的家用計算機是沒有意義的。如果 ups 電源不夠用,它會從過載中斷開,所有連接的設備將保持不受保護的狀態。

當您需要為辦公室和家庭計算機以及 PBX、電話、傳真機、交換機和網關提供持續供電時,apc 不間斷電源可以很好地工作。它具有強大的過載和浪湧保護。在網絡中電源電壓不穩定的地方確實如此。

UPS 是一種物美價廉的設備。

請注意,缺少接口不允許您在發生電源故障時自動關閉計算機。在電壓與標稱值有很大偏差的電源網絡中工作的絕佳選擇。

UPS選型規則

根據幾個參數選擇 UPS。它:

  • 工作時間;
  • 負載特性;
  • 根據製造商的建議;
  • 用特殊的公式。

Bezpereboynik 應該讓用戶有時間正確關閉在他的計算機上打開的應用程序。這個時間取決於消耗的負載的功率,負載的類型。畢竟,負載不僅可以是家用計算機,還可以是存儲非常重要數據的服務器,或者是燃氣鍋爐,其電子設備必須受到保護,但根據要求不那麼關鍵。

5.1。如何計算 UPS 運行時間

每個 UPS 都有一個標明設備參數的標籤。根據不間斷電源提供的功率和消費者的功率,可以進行簡單的計算。負載功率(最簡單的:你可以在標籤上看到電腦電源的功率)不要高於不間斷電源製造商聲明的功率。然後保證您有時間(大約 15-20 分鐘)正確關閉計算機。

5.2.影響運行時間的因素

正如已經說過的:

  • 功耗和消耗性質;
  • 電池容量及其技術狀況;
  • UPS 充電器電流。

負載可能不同。因此,在將能量從電池傳輸到負載期間考慮了損耗。為此,使用了各種係數。對於計算機,通常選擇 0.85 的係數。

電池具有容量(以安培小時為單位)和充電電壓。隨著時間的推移,它們的容量會下降。故障率受以下因素影響:

  • 耗電量——必須有電量儲備;
  • 開啟條件和頻率 - 充電/放電循環次數有限;
  • 放電深度——電池不可能放電到0%;
  • 電池工作溫度 - 在 40 度以上的溫度下,電池放電更快。

5.3.廠商推薦

如何選擇IPB

UPS 製造商可以非常準確地預測電池壽命,因為他們在產品上市前對其進行了徹底的測試。因此,在選擇不間斷電源時,您始終可以依賴他的建議。

5.4.按公式

為了計算工作時間,有一個電池壽命的平均計算:

電池容量(安時)* 電池電壓(伏)/連續負載(瓦)

即如果電池容量為50安時,電壓為12V,負載功率為-600W,則50*12/600=1小時。這將是離線加載時間。

有一個更新的公式:

tibp \u003d Uakb * Sakb * N * K * Kgr * Kde / Rnagr

tibp——市電關閉時UPS電池壽命,h;Uacb——一節電池電壓,V;Sacb電池容量,A*h;N——電池組數;K——轉換器效率(h=0.75-0 , 8);Kgr——放電深度係數0.8 -0.9(80%-90%);Kde——可用容量係數0.7——1.0(取決於放電方式和溫度);Rload——負載功率。

6. 附加功能

除了 UPS 的主要功能 - 在電源故障的情況下為設備供電外,所有不間斷電源都包含限制脈衝噪聲的濾波器。更嚴重的仍然是調節輸入電壓。雙轉換不間斷電源提供輸入和輸出的電流隔離,可靠地防止任何“能源災難”。

6.1。與電腦同步

該軟件包包括一個特殊程序,可讓您將 UPS 連接到計算機並控制電源情況。通過 USB-、RS-232- 或 RJ-45 連接器進行連接。

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6.2.冷啟動

這是在沒有外部電源和後續工作的情況下打開帶有 UPS 的計算機的能力。例如,緊急發送或接收郵件。

6.3.插座

UPS的輸出端可以配備多個不同類型的插座。

它:

  • 普通歐式插座(CEE 7/4);
  • 計算機(IEC 320 C13 或 IEC 320 C19);

不間斷電源類型

最簡單的 UPS 選項是 離線 電源,替代名稱-“備用不間斷電源”。它們的工作原理在上一節中進行了描述。它們是所考慮的設備類型中最便宜的。電源電路的開關速度在 15-20 μs 範圍內。

適用範圍 - 對電流質量要求不高的設備,在任何外部條件下只需要不停地工作。

這種電源的缺點:缺乏電流隔離和頻率穩定。自主模式僅在臨界值或斷電時激活。

線互動 電源更完善,工作原理不同。自耦變壓器安裝在設備的輸入端,控制系統將實際電壓值與標稱電壓值進行比較,並通過切換繞組使其恢復正常。

因此,電流和電壓浪湧被抑制和過濾。電壓的變化不是線性的,而是逐步的。響應速度在 10 µs 以內。

該模塊在以下模式下運行:

  • 在接近標稱電壓的情況下:電網 - 自耦變壓器和電池充電器 - 負載;
  • 在緊急電壓值和它的缺席:電池 - 逆變器 - 負載。

線性交互源的缺點:缺乏頻率穩定性(在某些情況下這可能很關鍵)。此外,網絡源和消費者之間也沒有電流隔離。

優點:由於穩定性,實現了更高的可靠性和質量保護消費者免受劣質電源的影響。價格水平是平均水平。

最複雜和高質量的不間斷電源是 在線 UPS,或雙轉換UPS。

該設備的操作原理與以前的版本有很大不同。電網 220 V 的整流電壓提供給濾波器,然後並聯給充電器和逆變器供電。逆變器提供負載電源、與電源的電流隔離、電壓波形和頻率校正。

在線模塊的優點:在輸出端持續保持標稱電壓和頻率,沒有突發和乾擾,存在純正弦波。輸入電壓關閉時的響應時間最短。

缺點僅包括設備的高價格。

緊張會去哪裡,什麼時候會回來?

沒有 100% 可靠的網絡。突然,公寓或房子裡的燈熄滅了。這是由於電纜或架空線路、變電站電氣設備損壞所致。城市內發生的事故,如果與自然災害無關,則消除相對較快。為此,調度服務和運營團隊工作。並且由於它們相互冗餘,因此可以排除損壞的部分並用另一個替換它。

在農村地區和避暑別墅,一切都不同。補給線只有一條,旅要走很遠。颶風或雷暴過後,電線上倒下的樹木數量增加了長時間呆在黑暗中的機會。而如果電源變壓器損壞,您將不得不等待一天以上。

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節架空電力線維修

時間流逝,冰箱裡的食物變質了。不要煮水壺 - 它是電動的。沒有什麼可以做的晚餐。手機電池沒電了 - 無法致電緊急情況部。在黑暗中,你找不到治療奶奶的方法。加熱設備冷卻下來,房子本身也隨之冷卻。

為防止這種情況發生,您需要個人的、獨立於網絡的電源。為此,使用了逆變器。

UPS設計

線性 UPS 的設計類似於備用電源,但設計更為複雜。帶有開關裝置的備用 UPS 的標準方案補充了一個自動調節電壓的穩壓器。

考慮設計的三個主要元素。

開關裝置

不間斷電源設計的這一元素提供了外部電源和電池之間的操作模式之間的切換。在在線交互設備中,開關設備由輸入端的穩壓器補充。

電壓調節器

在線交互式 UPS 的主要元素之一。它既可以是多級升壓,也可以是通用的(既可以增加也可以減少提供的電壓)。穩定器的任務是實現一個能夠抵抗網絡中長期電壓變化的電路。這可以解決俄羅斯電網固有的主要問題。

自耦變壓器

UPS 設備不提供輸入和輸出之間的電流隔離。其功能由輸入和輸出隔離變壓器執行。

在大多數情況下,電池組在離線模式下充當電源。由於可靠性、成本和高資源,它們是最優選的。然而,市場上也有氫燃料電池模型。

不間斷電源的種類

返回 UPS

其他等效名稱是離線 UPS、備用 UPS、備用 UPS。最常見的 UPS 用於大多數類型的家用和計算機設備。

當輸入電壓超出範圍時,Back 只需將負載切換到電池電源。不同型號的下限約180V,上限約250V。轉換到電池和返回 - 具有滯後。也就是說,例如,當降低時,電池的轉換將發生在 180 V 或更低,反之亦然 - 在 185 或更高。相同的原則適用於所有類型的 UPS。

智能UPS

其他名稱 - Line-Interactive,交互式類型 UPS。

顧名思義,智能 UPS 的行為更加智能。它們還額外切換內部自耦變壓器,以穩定輸入電壓。只有在極端情況下才會使用電池。

因此,輸出電壓的標准保持在輸入端 (150 ... 300V) 的較大偏差。自耦變壓器有多個開關級,因此 Smart UPS 將自耦變壓器輸出切換到最後一個,包括僅在最後時刻的電池。這使您可以節省電池,僅在完全斷電時才將其打開。

在線 UPS

其他名稱有在線、雙變換不間斷電源、逆變器。完全不同的操作原理,適合純正弦愛好者。來自輸入的能量被轉換為恆定電壓,並饋送到逆變器,從而產生純正弦波。同時 - 保持電池 100% 準備就緒。如有必要,逆變器繼續以相同方式工作,僅由電池為其供電。

用於對輸出電壓形狀敏感的設備的應急供電——例如燃氣鍋爐、服務器、專業音視頻設備和其他具有戰略意義的設備

為直流消費者提供不間斷電源

對於某些設備,需要提供直流 12、24 或 48 V 的不間斷電源。此類 UPS 也在銷售中。它們的標籤包含縮寫“DC”。供電電壓為 60、110 或 220 V 的模塊也存在,但它們用於工業或能源。

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內部設備中的直流不間斷電源與經典型號的區別在於沒有逆變器。電池通過帶有限流測量分流器的接觸器直接連接到輸出端,以防止電池過度放電。

如果由 UPS 供電的設備對小電壓波動很敏感,有時輸出端可能會有一個穩壓轉換器。

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節與電壓轉換器一起,48W 直流 UPS 能夠為周長長達 1 公里的視頻監控系統供電

這些備用電源用於保護以下直流家用設備:

  • 視頻監控和安全系統;
  • 各種傳感器(洩漏、煙霧、火災、移動等);
  • 照明系統;
  • 電信設備;
  • 通訊系統;
  • 智能家居控制系統的組成部分。

許多直流 UPS 可以選擇連接外部電池。在這種情況下,它們所服務的設備的自主操作可能會很長。

家用不間斷電源

購買設備時,您應該確定計劃連接到 UPS 的消費者的功率,以及電池壽命。例如,我們可以考慮幾種典型情況。

如果您需要確保在不丟失重要數據的情況下安全關閉計算機的能力,並且不需要在沒有市電的情況下長期運行,那麼備用離線 UPS 將是理想的解決方案。

預算型號將為計算機提供 5-15 分鐘的電池續航時間。這足以保存工作結果並關閉計算機。對於普通計算機,250 W 到 1 kW 的功率就足夠了。

如果使用現代燃氣鍋爐使用自主加熱系統,那麼不穩定的電源可能會損壞控制板。

為保證此類鍋爐的正常運行,需要純正弦波,因此您必須購買合適的在線互動式或在線式UPS,儘管其成本很高。

如果公寓配備警報系統,那麼停電可能會造成嚴重的財產威脅,因此任何火災警報系統都包括 UPS。對於最簡單的信號系統,具有長電池壽命的備用或線路交互電源單元就足夠了。

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主要特徵

UPS 的一個重要特性是其輸出功率。可以連接到此電源的設備的總功率取決於它。要確定它,您需要:

  • 檢查將通過 UPS 工作的每個設備的電源,並將所有內容加起來;
  • 我們將上一步中獲得的值從瓦特轉換為 VA,為此我們將其除以等於 0.6 的功率因數 (cosφ);
  • 為了確保利潤,我們將結果值增加 20%,也就是說,我們將所有內容乘以 1.2。

讓我們舉一個計算的例子。假設我們有一台 250W 的電腦、一台 30W 的顯示器和 5W 的揚聲器。

我們確定它們的總功率:

Pw = 250 + 30 + 5 = 285 W。

現在您可以找出 UPS 的最小允許功率:

Pva = (Pw / 0.6) * 1.2 = (285 / 0.6) * 1.2 = 570 伏安

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節

在確定個人計算機消耗的功率時,只關注其電源的功率是錯誤的。您可以使用家用電流表或帶插座的瓦特表來確定實際值。如果沒有這樣的設備,那麼您可以使用公寓儀表計算所需的值。為此,您需要:

  • 斷開所有耗電設備的網絡連接;
  • 打開 PC 並在其上運行常用程序;
  • 當儀表讀數增加十分之一千瓦時,開始計算直到讀數下一次變化的時間;
  • 使用公式計算計算機消耗的功率:P \u003d 100 *(60 / t),其中t是儀表讀數變化0.1 kW的時間。

下一個最重要的參數將是 UPS 在斷電期間能夠確保與其連接的設備正常運行的時間。製造商通常會標明連接最大負載時測量的值

但通常不間斷電源的工作容量低於最大容量,其電池壽命會比製造商聲明的更長。工作持續時間的增加與負荷大小的減少不成比例。總負載功率減半時,電池壽命可增加 2.5-5 倍,負載下降三倍時可增加 4-9 倍。

在選擇不間斷電源時,還應注意其特點:

  • 設備輸出電壓;
  • 轉換時間是 UPS 從市電轉換到電池運行所需的時間。

在購買 UPS 之前,您需要確定要連接的設備 - 這取決於電源輸出端的連接器數量和連接器。經常有這樣的接口:

連接 Wi-Fi 路由器或其他設備需要 CEE 7 Schuko 或歐式插座;

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節

IEC 320 C13 或計算機連接器。

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節

顯示器本身也很有用。它可以顯示重要信息:設備輸入和輸出端的電壓、電池電量、輸出功率。

不間斷電源裝置:家用UPS運行的目的和細節

建立在雙轉換原理上的不間斷電源,以及一些線路交互的型號,在運行過程中會產生大量熱量,需要將其去除。大多數情況下,為此目的使用風扇,這會產生噪音。

這一點也值得關注

這些都是UPS的主要特點。

不間斷電源的種類

不間斷開關根據設計方案分為三種:

  1. 待機用於切換到電池供電。
  2. 交互式用於線路交互式不間斷電源。
  3. 雙轉換電路專為在線電源設計。

備份源

家用計算機和維護辦公室的本地網絡需要離線 UPS 或備用電源。

工作原理是在斷電時自動將 PC 切換到電池供電。開關的作用是由一個機械繼電器來扮演的,它使UPS在改變運行模式時發出咔噠聲。

線性操作

此類 UPS 用於保護網絡和電信設備或一組計算機免受電壓下降的影響。

這項工作的一個特點是保護 PC 免受過壓或欠壓,而無需切換到緊急模式,因為電路中包含自耦變壓器。

在線電源(用於服務器)

強大的雙轉換UPS用於對供電電壓有要求的文件服務器、服務器工作站和網絡設備。

動作的特點 - 輸入 交流電壓被轉換 整流器變為直流,然後通過逆變器到參考變量,該參考變量被饋送到設備。蓄電池永久連接到整流器輸出和逆變器輸入,並在緊急模式下持續為它們供電。

UPS在線為服務器提供穩定的電壓,為電池提供零傳輸時間。

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