不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节

计算机、服务器的不间断电源:工作原理和选型

线互动

Line 交互式 ups 型号配备了始终工作的稳定器,并提供不频繁的电池连接。

该设备通过控制电源电压的幅度和形状与网络进行交互。

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节

当电压降低或升高时,该单元通过切换自耦变压器的抽头来校正其值。这样,其标称值得以保持。如果参数超出范围且切换范围不再足够,则 UPS 切换到备用电池。当接收到失真信号时,可以将设备与主电源断开。有些型号可以在不切换到电池操作的情况下校正电压形状。

Line Interactive UPS的缺点

尽管具有所有优点,但更现代的 UPS(在线 UPS)类型优于在线交互式设备。相比之下,所考虑的类别具有以下缺点:

  • 从内置电池缓慢切换到操作模式。线路交互大约需要 4-6 毫秒才能切换到电池。这是一个相当大的差距。因此,将负载敏感设备连接到源是不可接受的。在线互动式不间断电源无法保证大多数家用电器、加热设备等的稳定运行。
  • 粗略的稳定。所考虑的不间断电源类型在相当原始的水平上提供电压稳定性。大多数情况下,这是一个具有 2-3 级的自耦变压器,使用继电器进行切换。

“不间断”的类型

UPS 有三种基本类型。

  1. 冗余 UPS(备用、离线、备用)。最简单和最便宜的技术解决方案(例如,流行的 APC Back-UPS CS 500)。如果出现明显的过压或欠压,UPS 会从 220V 网络断开并切换到电池模式。离线式UPS的主要元件:电池(电池)、充电器、逆变器、升压变压器、控制系统、滤波器(图1)。
    一个)
    b)
    米。 1 正常运行 (a) 和电池运行 (b) 离线 UPS 的优势在于其在使用市电运行时成本低且效率高。缺点:输出电压失真度高(高次谐波,方波情况下≈30%),无法调整输入电压参数。输出电压的特性将在下面更详细地讨论。)。
  2. 交互式UPS(英文线-交互式)。它是介于廉价简单的离线 UPS 和昂贵的多功能在线 UPS(例如,ipon back office 600)之间的中间类型。与离线 UPS 不同,交互式电源有一个自耦变压器,可让您在电源电压下降/上升期间将输出电压水平保持在 220V (+ -10%) 以内(图 2)。作为一项规则,自耦变压器的电压电平数量范围为 2 到 3。
    (一个)
    (二)
    (在)
    (G)
    米。 2 交互式 UPS 在正常市电电压 (a)、市电电压下降期间 (b)、市电电压升高 (c)、市电电压故障或显着升高 (d) 下的操作切换到变压器绕组的相应抽头。随着电源电压的深度下降或显着增加或完全消失,此类 UPS 的功能类似于离线类:它与网络断开连接并使用电池电源产生输出电压。关于输出信号的形状,它可以是正弦形和矩形(或梯形)。
    与备用 UPS 相比,在线交互的优势:切换到备用电池的时间更短,输出电压水平稳定。缺点:市电运行效率较低,价格较高(与离线式相比),浪涌过滤(浪涌)较差。
  3. 双转换UPS(英文双转换UPS,在线)。最实用和最昂贵的UPS类型。 bespereboynik 始终包含在网络中。输入正弦电流通过整流器、滤波,然后反相回到交流电。可以在直流链路中安装单独的 DC/DC 转换器。由于逆变器始终处于运行状态,切换到电池模式的延迟几乎为零。与线路交互 UPS 的稳定性相比,在电源电压下降或下降期间输出电压的稳定性更好。效率可以在85%÷95%的范围内。输出电压通常为正弦波(谐波<5%)。
    米。 3 在线 UPS 选件之一的功能图。图 3 显示了在线 UPS 选项的框图。电源电压在这里由一个半控整流器进行整流。脉冲电压经过滤波,然后反相。在在线 UPS 电路中,可能存在一个或多个所谓的旁路(旁路开关)。这种开关的功能类似于继电器的功能:将负载切换为电池供电或直接从网络供电。
    基于在线结构,不仅有小功率单相,也有工业三相UPS。大型文件服务器、医疗设备、电信的供电连续性完全基于UPS的在线结构进行。
  4. 特殊类型的UPS。也使用其他特定的 UPS 类型。例如,铁磁谐振不间断电源。在这个 UPS 中,一个特殊的变压器会积累能量,这对于将电源从网络切换到电池的时间应该是足够的。此外,一些 UPS 使用超级飞轮的机械能作为电源。

UPS故障描述

如果 UPS 发生故障,所有设备都处于危险之中,因此您应该知道如何检查 UPS 及其电池的功能。小故障排除方法在设备的用户手册中必有说明,建议您先学习。如果这不起作用,您应该尝试自己确定问题。

连续发出哔哔声

停电时,UPS 会发出哔哔声,并且设备已切换到电池供电。在这种情况下,一切都很好。正是出于这些目的,创建了该设备。用户关闭整个系统并关闭设备电源就足够了。

如果这种吱吱声经常发生,而网络中有电压,则可能需要测试电网并了解电涌的原因。在这种情况下,不间断电源不是罪魁祸首,问题在别处。

注意设备指标

UPS 发出异响的另一个原因是过载。在这种情况下,设备不会拉动与其连接的设备。通过一个一个连接和断开设备,可以计算出问题的根源。解决问题的方法是购买功率更大的不间断电源或关闭部分设备。

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开机后打不开

如果网络中出现电力,但 UPS 没有打开,请检查电池的健康状况、网络连接和电压水平。如果市电电压长期偏低,UPS 将无法长期工作。在这种情况下,电池将耗尽,设备将停止开机。

有时,只需将 UPS 连接到网络并稍等片刻,电池就会充电,设备就会开始工作。您应该知道如何检查UPS电源按钮的可操作性,它可以通过。断线是不间断电源的常见问题。过载大,一些品牌的UPS拒绝工作,关闭一切并自行检查就足够了。

自行关闭,变得非常热

如果网络中有电压,则不间断电源会因输出过载而关闭

重要的是要考虑设备在什么时候关闭。如果在停电期间,很可能问题出在电池上,您应该检查其性能

如果设备在运行期间断开负载与网络的连接,则很可能是软件设置的原因。如有必要,应检查和调整默认设置。

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节
打开机箱后可以看到明显的问题

设备运行不稳定的原因可能是使用了非品牌配件。此外,UPS的运行中很可能还会出现其他问题。bespereboynik 可以从过热断开。在这种情况下,您应该检查冷却系统的健康状况并确保没有阻碍空气自由流通的碎屑,否则设备将关闭。

应根据所连接设备的电压仔细选择 UPS。过载时,不间断电源将关闭,就像负载不足一样。一些厂家的设备将低于装机功率的负载判断为没有工作设备并关闭以节省自己的费用。

APC UPS电源分类

不间断电源的功率应满足被保护设备的需要。

区分:

  • 低功率不间断电源。它们采用台式或落地式制造,范围为 0.4-3 kW。
  • 中等功率的不间断电源连接到专用电网,既放置在特殊的单独房间中,也放置在人员经常在场的房间中。功率范围 3-40 kW。通常有一个内置电源插座。执行地板或适合安装在机架中。
  • 大功率不间断电源需要单独的房间和专用的电网。功率范围从几十到几百千瓦。地板版。

您需要根据设备的需要选择具有20-30%电力储备的不间断电源。购买功能强大的后置 UPS 来保护您的家用计算机是没有意义的。如果 ups 电源不够用,它会从过载中断开,所有连接的设备将保持不受保护的状态。

当您需要为办公室和家庭计算机以及 PBX、电话、传真机、交换机和网关提供持续供电时,apc 不间断电源可以很好地工作。它具有强大的过载和浪涌保护。在网络中电源电压不稳定的地方确实如此。

UPS 是一种物美价廉的设备。

请注意,缺少接口不允许您在发生电源故障时自动关闭计算机。在电压与标称值有很大偏差的电源网络中工作的绝佳选择。

UPS选型规则

根据几个参数选择 UPS。它:

  • 工作时间;
  • 负载特性;
  • 根据制造商的建议;
  • 用特殊的公式。

Bezpereboynik 应该给用户时间来正确关闭在他的计算机上打开的应用程序。这个时间取决于消耗的负载的功率,负载的类型。毕竟,负载不仅可以是家用计算机,还可以是存储非常重要数据的服务器,或者是燃气锅炉,其电子设备必须受到保护,但根据要求不那么关键。

5.1。如何计算 UPS 运行时间

每个 UPS 都有一个标明设备参数的标签。根据不间断电源提供的功率和消费者的功率,可以进行简单的计算。负载功率(最简单的:你可以在标签上看到电脑电源的功率)不要高于不间断电源制造商声明的功率。然后保证您有时间(大约 15-20 分钟)正确关闭计算机。

5.2.影响运行时间的因素

正如已经说过的:

  • 功耗和消耗性质;
  • 电池容量及其技术状况;
  • UPS 充电器电流。

负载可能不同。因此,在将能量从电池传输到负载期间考虑了损耗。为此,使用了各种系数。对于计算机,通常选择 0.85 的系数。

电池具有容量(以安培小时为单位)和充电电压。随着时间的推移,它们的容量会下降。故障率受以下因素影响:

  • 耗电量——必须有电量储备;
  • 开启条件和频率 - 充电/放电循环次数有限;
  • 放电深度——电池不可能放电到0%;
  • 电池工作温度 - 温度高于 40 度时,电池放电更快。

5.3.厂商推荐

如何选择IPB

UPS 制造商可以非常准确地预测电池寿命,因为他们在产品上市前对其进行了彻底的测试。因此,在选择不间断电源时,您始终可以依赖他的建议。

5.4.按公式

为了计算工作时间,有一个电池寿命的平均计算:

电池容量(安时)* 电池电压(伏)/连续负载(瓦)

即如果电池容量为50安时,电压为12V,负载功率为-600W,则50*12/600=1小时。这将是离线加载时间。

有一个更新的公式:

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

tibp——市电关闭时UPS电池寿命,h;Uacb——一节电池电压,V;Sacb电池容量,A*h;N——电池组数;K——转换器效率(h=0.75-0 , 8);Kgr——放电深度系数0.8 -0.9(80%-90%);Kde——可用容量系数0.7——1.0(取决于放电方式和温度);Rload——负载功率。

6. 附加功能

除了 UPS 的主要功能 - 在电源故障的情况下为设备供电外,所有不间断电源都包含限制脉冲噪声的滤波器。更严重的仍然是调节输入电压。双转换不间断电源提供输入和输出的电流隔离,可靠地防止任何“能源灾难”。

6.1。与电脑同步

该软件包包括一个特殊程序,可让您将 UPS 连接到计算机并控制电源情况。通过 USB-、RS-232- 或 RJ-45 连接器进行连接。

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6.2.冷启动

这是在没有外部电源和后续工作的情况下打开带有 UPS 的计算机的能力。例如,紧急发送或接收邮件。

6.3.插座

UPS的输出端可以配备多个不同类型的插座。

它:

  • 普通欧式插座(CEE 7/4);
  • 计算机(IEC 320 C13 或 IEC 320 C19);

不间断电源类型

最简单的 UPS 选项是 离线 电源,替代名称 - “备用不间断电源”。它们的工作原理在上一节中进行了描述。它们是所考虑的设备类型中最便宜的。电源电路的开关速度在 15-20 μs 范围内。

适用范围 - 对电流质量要求不高的设备,在任何外部条件下只需要不停地工作。

这种电源的缺点:缺乏电流隔离和频率稳定。自主模式仅在临界值或断电时激活。

线互动 电源更完善,工作原理不同。自耦变压器安装在设备的输入端,控制系统将实际电压值与标称电压值进行比较,并通过切换绕组使其恢复正常。

因此,电流和电压浪涌被抑制和过滤。电压的变化不是线性的,而是逐步的。响应速度在 10 µs 以内。

该模块在以下模式下运行:

  • 在接近标称电压的情况下:电网 - 自耦变压器和电池充电器 - 负载;
  • 在紧急电压值和它的缺席:电池 - 逆变器 - 负载。

线性交互源的缺点:缺乏频率稳定性(在某些情况下这可能很关键)。此外,网络源和消费者之间也没有电流隔离。

优点:由于稳定性,实现了更高的可靠性和质量保护消费者免受劣质电源的影响。价格水平是平均水平。

最复杂和高质量的不间断电源是 在线 UPS,或双转换UPS。

该设备的操作原理与以前的版本有很大不同。电网 220 V 的整流电压提供给滤波器,然后并联给充电器和逆变器供电。逆变器提供负载电源、与电源的电流隔离、电压波形和频率校正。

在线模块的优点:在输出端持续保持标称电压和频率,没有突发和干扰,存在纯正弦波。输入电压关闭时的响应时间最短。

缺点仅包括设备的高价格。

紧张去哪儿了,什么时候回来?

没有 100% 可靠的网络。突然,公寓或房子里的灯熄灭了。这是由于电缆或架空线路、变电站电气设备损坏所致。城市内发生的事故,如果与自然灾害无关,则消除相对较快。为此,调度服务和运营团队工作。并且由于它们相互冗余,因此可以排除损坏的部分并用另一个替换它。

在农村地区和避暑别墅,一切都不同。补给线只有一条,旅还得走很远。飓风或雷暴过后,电线上倒下的树木数量增加了长时间呆在黑暗中的机会。而如果电源变压器损坏,您将不得不等待一天以上。

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节架空电力线维修

时间流逝,冰箱里的食物变质了。不要煮水壶 - 它是电动的。没有什么可以做的晚餐。手机电池没电了 - 无法致电紧急情况部。在黑暗中,你找不到治疗奶奶的方法。加热设备冷却下来,房子本身也随之冷却。

为防止这种情况发生,您需要个人的、独立于网络的电源。为此,使用了逆变器。

UPS设计

线性 UPS 的设计类似于备用电源,但设计更为复杂。带有开关装置的备用 UPS 的标准方案补充了一个自动调节电压的稳压器。

考虑设计的三个主要元素。

开关装置

不间断电源设计的这一元素提供了外部电源和电池之间的操作模式之间的切换。在在线交互设备中,开关设备由输入端的稳压器补充。

电压调节器

在线交互式 UPS 的主要元素之一。它既可以是多级升压,也可以是通用的(既可以增加也可以减少提供的电压)。稳定器的任务是实现一个能够抵抗网络中长期电压变化的电路。这可以解决俄罗斯电网固有的主要问题。

自耦变压器

UPS 设备不提供输入和输出之间的电流隔离。其功能由输入和输出隔离变压器执行。

在大多数情况下,电池组在离线模式下充当电源。由于可靠性、成本和高资源,它们是最优选的。然而,市场上也有氢燃料电池模型。

不间断电源的种类

返回 UPS

其他等效名称是离线 UPS、备用 UPS、备用 UPS。最常见的 UPS 用于大多数类型的家用和计算机设备。

当输入电压超出范围时,Back 只需将负载切换到电池电源。不同型号的下限约180V,上限约250V。转换到电池和返回 - 具有滞后。也就是说,例如,当降低时,电池的转换将发生在 180 V 或更低,反之亦然 - 在 185 或更高。相同的原则适用于所有类型的 UPS。

智能UPS

其他名称 - Line-Interactive,交互式类型 UPS。

顾名思义,智能 UPS 的行为更加智能。它们还额外切换内部自耦变压器,以稳定输入电压。只有在极端情况下才会使用电池。

因此,输出电压的标准在输入端(150 ... 300V)保持较大偏差。自耦变压器有多个开关级,因此 Smart UPS 将自耦变压器输出切换到最后一个,包括仅在最后时刻的电池。这使您可以节省电池,仅在完全断电时才将其打开。

在线 UPS

其他名称有在线、双变换不间断电源、逆变器。完全不同的操作原理,适合纯正弦爱好者。来自输入的能量被转换为恒定电压,并馈送到逆变器,从而产生纯正弦波。同时 - 保持电池 100% 准备就绪。如有必要,逆变器继续以相同方式工作,仅由电池为其供电。

用于对输出电压形状敏感的设备的应急供电——例如燃气锅炉、服务器、专业音视频设备和其他具有战略意义的设备

为直流消费者提供不间断电源

对于某些设备,需要提供直流 12、24 或 48 V 的不间断电源。此类 UPS 也在销售中。它们的标签包含缩写“DC”。供电电压为 60、110 或 220 V 的模块也存在,但它们用于工业或能源。

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内部设备中的直流不间断电源与经典型号的区别在于没有逆变器。电池通过带有限流测量分流器的接触器直接连接到输出端,以防止电池过度放电。

如果由 UPS 供电的设备对小电压波动很敏感,有时输出端可能会有一个稳压转换器。

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节与电压转换器一起,48W 直流 UPS 能够为周长长达 1 公里的视频监控系统供电

这些备用电源用于保护以下直流家用设备:

  • 视频监控和安全系统;
  • 各种传感器(泄漏、烟雾、火灾、移动等);
  • 照明系统;
  • 电信设备;
  • 通讯系统;
  • 智能家居控制系统的组成部分。

许多直流 UPS 可以选择连接外部电池。在这种情况下,它们所服务的设备的自主操作可能会很长。

家用不间断电源

购买设备时,您应该确定计划连接到 UPS 的消费者的功率,以及电池寿命。例如,我们可以考虑几种典型情况。

如果您需要确保在不丢失重要数据的情况下安全关闭计算机的能力,并且不需要在没有市电的情况下长期运行,那么备用离线 UPS 将是理想的解决方案。

预算型号将为计算机提供 5-15 分钟的电池续航时间。这足以保存工作结果并关闭计算机。对于普通计算机,250 W 到 1 kW 的功率就足够了。

如果使用现代燃气锅炉使用自主加热系统,那么不稳定的电源可能会损坏控制板。

为保证此类锅炉的正常运行,需要纯正弦波,因此您必须购买合适的在线互动或在线UPS,尽管其成本很高。

如果公寓配备警报系统,那么停电可能会造成严重的财产威胁,因此任何火灾警报系统都包括 UPS。对于最简单的信号系统,具有长电池寿命的备用或线路交互电源单元就足够了。

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主要特征

UPS 的一个重要特性是其输出功率。可以连接到此电源的设备的总功率取决于它。要确定它,您需要:

  • 检查将通过 UPS 工作的每个设备的电源,并将所有内容加起来;
  • 我们将上一步中获得的值从瓦特转换为 VA,为此我们将其除以等于 0.6 的功率因数 (cosφ);
  • 为了确保利润,我们将结果值增加 20%,也就是说,我们将所有内容乘以 1.2。

让我们举一个计算的例子。假设我们有一台 250W 的电脑、一台 30W 的显示器和 5W 的扬声器。

我们确定它们的总功率:

Pw = 250 + 30 + 5 = 285 W。

现在您可以找出 UPS 的最小允许功率:

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

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节

在确定个人计算机消耗的功率时,只关注其电源的功率是错误的。您可以使用家用电流表或带插座的瓦特表来确定实际值。如果没有这样的设备,那么您可以使用公寓仪表计算所需的值。为此,您需要:

  • 断开所有耗电设备的网络连接;
  • 打开PC并在其上运行常用程序;
  • 当仪表读数增加十分之一千瓦时,开始计算直到读数下一次变化的时间;
  • 使用公式计算计算机消耗的功率:P \u003d 100 *(60 / t),其中t是仪表读数变化0.1 kW的时间。

下一个最重要的参数将是 UPS 在断电期间能够确保与其连接的设备正常运行的时间。制造商通常会标明连接最大负载时测量的值

但通常不间断电源的工作容量低于最大容量,其电池寿命会比制造商声明的更长。工作持续时间的增加与负荷大小的减少不成比例。总负载功率减半时,电池寿命可增加 2.5-5 倍,负载下降三倍时可增加 4-9 倍。

在选择不间断电源时,还应注意其特点:

  • 设备输出电压;
  • 转换时间是 UPS 从市电转换到电池运行所需的时间。

在购买 UPS 之前,您需要确定要连接的设备 - 这取决于电源输出端的连接器数量和连接器。经常有这样的接口:

连接 Wi-Fi 路由器或其他设备需要 CEE 7 Schuko 或欧式插座;

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节

IEC 320 C13 或计算机连接器。

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节

显示器本身也很有用。它可以显示重要信息:设备输入和输出端的电压、电池电量、输出功率。

不间断电源装置:家用UPS运行的目的和细节

建立在双转换原理上的不间断电源,以及一些线路交互的型号,在运行过程中会产生大量热量,需要将其去除。大多数情况下,为此目的使用风扇,这会产生噪音。

这一点也值得关注

这些都是UPS的主要特点。

不间断电源的种类

不间断开关根据设计方案分为三种:

  1. 待机用于切换到电池供电。
  2. 交互式用于线路交互式不间断电源。
  3. 双转换电路专为在线电源设计。

备份源

家用计算机和维护办公室的本地网络需要离线 UPS 或备用电源。

工作原理是在断电的情况下,PC 会自动切换到电池供电。开关的作用是由一个机械继电器来扮演的,它使UPS在改变运行模式时发出咔哒声。

线性操作

此类 UPS 用于保护网络和电信设备或一组计算机免受电压下降的影响。

这项工作的一个特点是保护 PC 免受过压或欠压,而无需切换到紧急模式,因为电路中包含自耦变压器。

在线电源(用于服务器)

强大的双转换UPS用于对供电电压有要求的文件服务器、服务器工作站和网络设备。

动作的特点 - 输入 交流电压被转换 整流器变为直流,然后通过逆变器到参考变量,该参考变量被馈送到设备。蓄电池永久连接到整流器输出和逆变器输入,并在紧急模式下持续为它们供电。

UPS在线为服务器提供稳定的电压,为电池提供零传输时间。

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