V současné době existují na trhu napájecích systémů tři typy UPS: pohotovostní, linkově interaktivní a online (dvojitá konverze). Liší se vnitřní strukturou, principem činnosti a technickými vlastnostmi.

V tomto článku analyzujeme všechny typy nepřerušitelných zdrojů napájení, určíme jejich vlastnosti, výhody a nevýhody a také zvážíme, pro jaké zatížení je každý typ zařízení nejvhodnější.

  • Redundantní UPS (off-line, pohotovostní režim, zálohování)
  • Line-interactive UPS (line-interactive)
  • Online UPS (online UPS s dvojitou konverzí)
  • Modelová řada online UPS “Shtil”
  • Klasifikace UPS podle výkonu
  • Klasifikace UPS podle typu krytu

Redundantní UPS (off-line, pohotovostní režim, zálohování)

Princip

Pokud externí síť pracuje v normálním režimu, UPS napájí zátěž přímo ze vstupu a funguje podobně jako přepěťová ochrana. V případě odchylky napětí od přijatelných mezí nebo při úplném vypnutí záložní UPS automaticky přepne zátěž na baterie (napájení je v tomto režimu zajištěno přes invertor, který přeměňuje stejnosměrný proud na střídavý). Přepnutí zpět je také automatické a nastává poté, co se síťové napětí vrátí do normálu.

Obrázek schématu záložního UPS

Výhody a nevýhody

Mezi jediné významné výhody off-line UPS v současnosti patří nízká cena.

Nevýhody záložních UPS jsou:

  • přerušení napájení, ke kterému dojde při přepnutí zátěže na baterii a zpět (alespoň 5 ms);
  • nedostatek stabilizace napětí a korekce frekvence při provozu ze sítě;
  • přechod na AB i při malých přepětích sítě, což v podmínkách domácího energetického systému vede k rychlému opotřebení baterií;
  • nesinusové výstupní napětí při provozu v samostatném režimu (přibližná sinusová vlna, někdy nazývaná výrobci „upravená sinusovka“ nebo „kvazisinusová vlna“);
  • nízká úroveň ochrany proti vysokonapěťovým rázům a elektromagnetickému rušení.

přihláška

Výše uvedené nevýhody zužují rozsah použití záložních UPS. Tato zařízení jsou vhodná pro provoz pouze v podmínkách stabilní elektrické sítě a pouze se zařízeními schopnými provozu při nízkém kvalitním napájecím napětí. Off-line UPS by neměly být používány k ochraně moderní mikroprocesorové techniky nebo zařízení obsahujících asynchronní a invertorové motory – čerpadla, chladničky, pračky, klimatizace, topné kotle atd.

Line-interactive UPS (line-interactive)

Princip

Podobně jako u předchozí možnosti, až na to, že obvod zařízení je doplněn regulátorem vstupního napětí. UPS tohoto typu se dělí na zařízení s přibližným sinusovým a zcela sinusovým výstupním napětím.

Schéma interaktivního obrázku UPS

Výhody a nevýhody

Výhody line-interaktivních UPS oproti záložním:

  • schopnost neutralizovat výkyvy sítě (ale ne maximální amplitudu!) bez použití AB;
  • zkrácená doba přepnutí do offline režimu (díky synchronizaci střídače a vstupní sítě).

Nevýhody line-interactive UPS jsou:

  • stupňovitá regulace napětí, vedoucí k vážnému zkreslení výstupního signálu;
  • přerušení napájení zátěže při přepnutí na baterie (doba přepnutí je kratší než u záložního UPS, ale nenulová!);
  • nedostatek korekce tvaru vstupního napětí a vstupní frekvence při provozu ze sítě, neúplné filtrování síťového šumu;
  • Většina modelů netvoří ideální sinusovku výstupního napětí v samostatném režimu.

přihláška

Ne všechna elektrická zařízení budou úspěšně fungovat s linkově interaktivními UPS. Kvalita jejich výstupního napětí prostě nemusí splňovat přísné požadavky moderních spotřebitelů elektřiny v domácím i průmyslovém sektoru. Zejména linkově interaktivní UPS není tou nejlepší volbou pro kotel topného systému, IT zařízení a zejména pro vědecká, laboratorní a lékařská zařízení citlivá na rušení.

ČTĚTE VÍCE
Je možné otevřít elektrickou troubu za provozu?

Line-interactive UPS navíc neposkytují napájení zcela nezávislé na stavu externího napájecího systému, což udržuje riziko poškození zátěže v důsledku například náhlého přerušení sítě.

Online UPS (online UPS s dvojitou konverzí)

Princip

Zařízení provádí dvojitou konverzi napětí přicházejícího ze sítě. Nejprve z proměnné do konstantní a pak zpět – z konstantní do proměnné. V napájecím obvodu on-line UPS zaujímají baterie mezipolohu mezi trvale pracujícím usměrňovačem a střídačem (baterie jsou připojeny na výstup prvního a vstup druhého). Toto schéma vám umožňuje vyhnout se prodlevám při přepínání do režimu offline, protože střídač je neustále připojen k baterii a v případě problémů s externí napájecí sítí není nutné žádné další přepínání.

Obrázek schématu online UPS

Výhody a nevýhody

Výhody online UPS:

  • okamžité přepnutí na bateriové napájení (bez přerušení napájení zátěže);
  • sinusový tvar a nejpřesnější hodnota výstupního napětí (poskytováno jak při provozu ze sítě, tak z baterií);
  • široká amplituda kolísání sítě, neutralizovaná bez přepnutí do režimu offline;
  • maximální ochrana zátěže (dvojitá přeměna energie tlumí všechny negativní vstupní vlivy a zaručuje úplnou nezávislost výstupní charakteristiky UPS na stavu externího napájení);
  • žádný vliv připojených zařízení na hlavní rozvodnou síť.

Nevýhody online UPS:

  • vyšší náklady ve srovnání se zařízeními jiných kategorií;
  • nízká účinnost (80-90 %) některých zastaralých zařízení (stojí za zmínku, že moderní řídicí algoritmy pro dvojí přeměnu energie, používané předními výrobci on-line UPS, mohou výrazně zvýšit účinnost a přivést ji v řadě provozních režimů k 99 %).

přihláška

Online UPS se používají ve všech sférách života moderního člověka a jsou tím nejlepším řešením pro zajištění nepřetržitého napájení. Pouze on-line UPS mohou efektivně pracovat se zařízeními, která kladou vysoké nároky na kvalitu napájení: od zařízení pro domácí vytápění a systémy úpravy vody až po řídicí a měřící zařízení a infrastrukturu datových center.

Modelová řada online UPS “Shtil”

Více o online modelové řadě Shtil UPS se můžete dozvědět na následujícím odkazu:
Nepřerušitelné zdroje napájení Topologie “Calm” online. Sestava.

Jak vybrat UPS

Pokud máte doma časté výpadky proudu, pak bude nepostradatelný nepřerušitelný zdroj napájení (UPS). Lze jej spárovat s počítačem, topným kotlem a dalšími domácími spotřebiči. Jaké typy UPS existují a na co si dát pozor – podrobnosti v našem materiálu.

Návrhové prvky

Typ zařízení. Celou řadu UPS lze rozdělit do tří velkých kategorií, z nichž každá má své vlastní základní konstrukční vlastnosti. To do značné míry určuje, pro jaké zařízení je zdroj nepřerušitelného napájení určen.

Záložní UPS (Off-Line nebo Standby). Nejjednodušší a nejlevnější modely, které se nejlépe hodí pro nekritické systémy. Zařízení nebude žádným způsobem chránit připojené zařízení před impulsním šumem. Přepnutí na bateriové napájení se provádí pouze tehdy, když napětí překročí povolené limity.

Také záložní modely mají nejdelší dobu sepnutí – až 20 ms. Výstup při provozu na baterie je přibližná sinusoida. Pro některé typy zařízení je tato forma signálu nepřijatelná. Přečtěte si více o rozdílu mezi čistými a stupňovitými sinusoidami v našem materiálu.

ČTĚTE VÍCE
Je možné prát umělou kožešinu v pračce?

Takové modely lze použít ve spojení s monitory, routery a dalšími relativně nenáročnými zařízeními, ale pouze v případě, že je síťové napětí stabilní. Upozorňujeme, že záložní UPS spárované s počítačovými napájecími zdroji s aktivním PFC a automatickým napětím (plný rozsah) se mohou chovat nesprávně. Zdrojem problému může být buď stupňovitá sinusovka, nebo slabá výkonová rezerva.

Line-interactive UPS (line-interactive). Zásadním rozdílem od předchozí skupiny je přítomnost vstupního regulátoru, který navíc stabilizuje vstupní napětí při provozu ze sítě.

Tyto modely jsou vhodné pro rozmarnější zařízení, jejichž napájecí zdroje neposkytují žádnou vážnou ochranu proti přepětí. Díky synchronizaci střídače a vstupní sítě je doba sepnutí kratší – v průměru až 8 ms.

Linkově interaktivní zařízení však neposkytují korekci tvaru a frekvence vstupního napětí a na výstupu také vytvářejí neideální sinusovku. Z tohoto důvodu se modely nedoporučují používat se zařízeními, která jsou velmi citlivá na vstupní signál – audio zařízení, automatika kotle.

UPS s dvojitou konverzí (On-line, Dvojitá konverze). Vstupní a výstupní signály jsou u těchto modelů galvanicky odděleny. Zařízení provádí dvojitou konverzi: nejprve AC-DC, eliminující všechna zkreslení, a po DC-AC – zpět na střídavý. Zařízení vlastně generuje ideální výstupní signál od začátku.

On-line UPS mají nejvyšší stupeň ochrany, okamžité spínání a čistý sinusový výstup. Jedinou výhradou je výrazně vyšší cena ve srovnání se systémy nepřerušitelného napájení zbylých dvou typů.

Form Factor Nepřerušitelný zdroj napájení je poměrně velké zařízení, velikostně srovnatelné se systémovými jednotkami. Rozsah použití obvykle určuje velikost zařízení: čím větší UPS, tím více baterií obsahuje. V souladu s tím je vhodný pro napájení výkonných zařízení. Aby se předešlo problémům s umístěním, bylo by užitečné vědět, v jakých formových faktorech jsou zařízení vyráběna:

  • Cihla (cihla). Poměrně kompaktní modely, zabírající o něco více místa než notebook. Pohodlné umístění pod stůl nebo na speciální polici.
  • DIN lišta. Nástěnné UPS určené pro instalaci na stěnu nebo do samostatného elektrického panelu. Nízkopříkonové modely se používají pro napájení automatiky kotlů a výkonné modely pro celou řadu domácích spotřebičů.
  • Rack (namontovaný na rack). Určeno pro instalaci do serverových racků. UPS jsou poměrně velké a těžké, ale některé modely lze instalovat vertikálně.
  • Tower. Modely srovnatelné tvarem a velikostí se systémovými jednotkami. Pohodlné umístění jak pod stůl, tak vedle počítače.

Formy DIN lišty a stojanu vyžadují specifické umístění, z velké části kvůli jejich použití. Pro domácí použití s ​​domácími spotřebiči většinou volíte mezi zařízeními typu Brick a Tower.

Délka napájecího kabelu. U většiny modelů 1-2 metry. Vezměte to v úvahu při výběru umístění UPS. Pokud v blízkosti nemáte zásuvku, možná budete muset použít prodlužovací kabel.

ČTĚTE VÍCE
Jaký je nejúčinnější lék na roztoče?

Hlavní technické parametry

Aktivní výstupní výkon (W). Klíčový parametr při výběru zdroje nepřerušitelného napájení. Určuje, kolik a jaký druh zařízení můžete připojit k UPS – měřeno ve wattech.

Nejjednodušší způsob výpočtu je sečíst výkon všech připojených zařízení a poté k hodnotě přidat dalších 25-30 % rezervy. Tím získáte požadovaný výkon z vaší UPS.

Například celkem potřebné elektrické spotřebiče mají výkon 510 W. K tomuto číslu přidáme 25-30 % a získáme 638-663 W. V souladu s tím potřebujete UPS s aktivním výstupním výkonem 640 až 670 W.

Pamatujte, že skutečná spotřeba energie počítače a domácích spotřebičů může být nižší než vypočítaná.

Pokud plánujete UPS používat se zařízeními, která mají elektromotory (pračky, myčky, ledničky, čerpadla, klimatizace, vysavače, kuchyňské roboty), pak určitě počítejte se startovacími proudy. Během spouštění takových zařízení se může spotřeba energie krátkodobě zvýšit až pětinásobně. Vybraná UPS musí takový nárůst pokrýt marží.

Kolikrát je startovací výkon vyšší než jmenovitý výkon – tento parametr zjistíte u výrobce nebo v technické dokumentaci. U většiny domácích spotřebičů (vysavač, mikrovlnná trouba, lednička) je koeficient menší než tři. U praček, klimatizací a čerpadel může být koeficient 3-7.

Zdánlivý výstupní výkon (VA). Někdy technické parametry udávají pouze celkový výstupní výkon ve voltampérech. V tomto případě nemůžete jednoduše sečíst zátěžové watty a porovnat hodnoty. Je nutné vypočítat celkový výstupní výkon pro každé připojené zařízení pomocí vzorce:

Účiník je obvykle uveden v technické specifikaci zařízení. Pokud tyto údaje nejsou k dispozici, lze vzít v úvahu následující odstupňování koeficientu:

  • 0,7-0,8 – pro různé domácí spotřebiče, počítače s napájecími zdroji bez funkce „PFC“;
  • 0,9-0,95 – pro osvětlovací zařízení a zařízení, která přeměňují elektrickou energii na teplo: ohřívače, kuchyňské spotřebiče na vaření a smažení, žehličky, varné konvice a další;
  • 0,95-1 – pro telekomunikační zařízení, stejně jako pro počítačové a serverové napájecí zdroje s PFC.

Nemá smysl brát rezervu větší než 30% – to neposkytuje zvýšení spolehlivosti nebo autonomie.

Samostatnou fázi třífázového UPS je přípustné zatížit maximálně třetinou celkového jmenovitého výkonu zařízení.

Velcí výrobci UPS nabízejí provádění výpočtů pomocí speciálních online kalkulaček, které již zohledňují všechny potřebné parametry. O takových kalkulačkách a jejich přesnosti jsme hovořili samostatně.

Životnost baterie. Druhý klíčový parametr každé UPS. Ukazuje v minutách, jak dlouho bude zařízení schopno napájet připojenou zátěž. Upozorňujeme, že doba provozu závisí nejen na kapacitě baterie, ale také na výkonu zátěže. Obvykle výrobci uvádějí čas na konkrétní hodnotě, například tři minuty při zátěži 1200 W.

Pokud je vaše zatížení menší, než je uvedeno, můžete počítat s větší autonomií. Který z nich bude muset být stanoven v praxi nebo provést složité výpočty.

Vyplatí se zvolit čas s ohledem na typ zařízení a dobu trvání poruch. Například 2-3 minuty stačí k uložení všech souborů do PC. Pokud potřebujete zajistit nepřetržitý provoz serveru, automatizace vytápění nebo jiné kritické infrastruktury, možná budete potřebovat UPS s možností připojení externích baterií.

ČTĚTE VÍCE
Jakou barvu lze použít na stropní desky z pěnového polystyrenu?

Čas přepnutí na baterii. Určuje, jak rychle UPS převede zátěž na bateriový provoz. Pokud je příliš velký, zařízení se může vypnout. Například pro počítače stačí spínací doba do 10 ms.

Typ křivky napětí. Určuje tvar výstupní sinusovky – čistá nebo stupňovitá. Pokud máte zařízení citlivé na tvar vstupního napětí, zvažte modely UPS s výjimečně čistým sinusovým výstupem.

Stabilita výstupního napětí. Určuje procentuální odchylku od specifikovaného výstupu 220 (230) voltů. U většiny domácích spotřebičů bude postačovat ±10 %. Dražší UPS poskytují ±2-3% – to platí pro některá osvětlovací zařízení a specifická měřicí zařízení, video a audio zařízení.

Minimální a maximální vstupní napětí. Určují, v jakém rozsahu bude UPS napájet zařízení ze sítě. Jakmile napětí překročí tyto limity, baterie se zapnou. Široký rozsah vám umožní přepínat na baterii méně často, ale bez stabilizace mohou přepětí představovat nebezpečí pro zařízení.

Minimální a maximální frekvence. Určuje, v jakém přípustném frekvenčním rozsahu bude UPS napájet zátěž ze sítě. Jakmile se frekvence vychýlí za tyto limity, přepne se zátěž na baterii.

Typy ochrany. UPS má obvykle několik typů ochranných mechanismů, které chrání vnitřní elektroniku před poškozením. Například z vysokonapěťových pulzů, pulzního šumu, přetížení, zkratu a tak dále. V zásadě doporučujeme hledat modely alespoň s ochranou proti impulsu a přetížení.

Vlastnosti baterie

Téměř všechny UPS používají olověné baterie. Jejich počet, napětí a kapacita nejsou většinou volitelné a závisí na konkrétním modelu zdroje nepřerušitelného napájení. Kupující by si v první řadě měli dát pozor na některé další parametry.

Doba nabíjení. Ukazuje v hodinách, jak rychle probíhá úplný nabíjecí cyklus. Důležitý parametr v kritické infrastruktuře s častými výpadky napájení.

Možnost výměny baterií. Tento parametr udává, zda lze baterie snadno vyměnit uživatelem. Výrobci mohou uvádět, že to není možné, ale to neznamená, že výměna baterie je v zásadě nemožná.

Baterie vyměnitelné za provozu. Umožňuje vyjmout staré a nainstalovat nové baterie bez odpojení UPS od sítě. Užitečná funkce pro serverová zařízení a video monitorovací systémy, když je výpadek napájení nepřijatelný.

Připojení externích baterií. K UPS můžete připojit baterie třetích stran pomocí svorek, čímž prodloužíte životnost baterie. To je důležité v případech, kdy dojde k výpadkům proudu na dobu delší než 10 minut.

Konektory a rozhraní

Důležité je nejen sladit provozní parametry UPS se stávajícím zařízením. Nezapomeňte, že jej musíte připojit k UPS.

Počet konektorů musí být stejný nebo větší než počet spotřebitelů. V prodeji jsou modely pro 2-10 připojených zařízení. V UPS se obvykle vyskytují dva typy konektorů – Euro zásuvky a počítačové zásuvky IEC 320 C13. První z nich jsou univerzální a vhodné pro PC i domácí spotřebiče. Posledně jmenované zabírají méně místa na skříni a používají se výhradně ve spojení s napájecími zdroji pro počítače, monitory a tak dále.

Informační rozhraní slouží pro dálkové ovládání, diagnostiku a monitorování UPS. Mezi moderní modely patří:

  • RJ-11 – telefonní kabel
  • RJ-45 – síťový kabel
  • USB
  • RS-232
ČTĚTE VÍCE
Musím před druhou vrstvou omítky nanést základní nátěr?

Přítomnost těchto rozhraní je důležitá, pokud máte několik UPS, máte kritickou zátěž a potřebujete vzdáleně monitorovat.

Některé modely mohou také chránit počítač nebo telefonní linku před impulsním šumem. K tomu musí mít design dva porty IN a OUT.

Další funkce

V závislosti na ceně může mít nepřerušitelný zdroj napájení různé funkce – některé z nich budou nepostradatelné ve specifických scénářích použití:

Studený start. Funkce umožňuje zapnout UPS výhradně z baterií, když není síťové napětí.

  • Zobrazení. Zobrazuje základní informace a umožňuje rychle získat informace o provozu zařízení.
  • Zvukové signály. UPS je schopna vydávat zvláštní zvuky při přepnutí na bateriové napájení nebo v případě kritického vybití. To je důležité zejména u velkých serveroven nebo v případech, kdy není nepřerušitelný zdroj napájení v přímé viditelnosti.
  • Automatické vypínání zátěže. Některé UPS, když jsou baterie vybité, jsou schopny vyslat příkaz k vypnutí do počítačového vybavení.
  • Podpora paralelního režimu. Funkce umožňuje kombinovat několik UPS od jednoho výrobce pro zvýšení spolehlivosti a životnosti baterie.
  • Automatická diagnostika. Vestavěné algoritmy vyhodnocují v určitých intervalech stav baterií, teplotu a další indikátory zařízení. Umožňuje pohodlněji sledovat stav UPS a včas odhalit problémy.

Možnosti výběru

Nejlevnější a nejjednodušší jsou záložní UPS. Jsou vhodné pro nenáročná zařízení (routery, monitory, periferie, nouzové osvětlení) a pouze se stabilním vstupním signálem. Nezapomeňte, že výstup záložních UPS je stupňovitá sinusovka. Takové modely se nedoporučují k ochraně osobního počítače, ale přesto je lze použít. Kvalitní PC napájecí zdroj má dostatečnou úroveň ochrany. Ujistěte se však, že doba sepnutí UPS nepřesáhne 10 ms.

Line-interactive UPS jsou vynikající volbou pro domácí spotřebiče. Jsou dražší než záložní, ale nabízejí dodatečnou ochranu proti přepětí a poměrně rychlé přepínání. Lze použít i ve spojení s počítačovým vybavením.

Tato zařízení jsou vhodná i pro tak náročná zařízení, jako jsou čerpadla, řídící elektronika kotle a další zařízení s elektromotory. Ovšem pouze v případě dostatečné výkonové rezervy a čisté sinusovky na výstupu – a to ne všechny přístroje umí nabídnout.

UPS s dvojitou konverzí jsou nejdražší a nejkvalitnější modely. Je vhodné je kupovat pouze pro napájení citlivých nebo kritických zařízení – servery, video a audio zařízení, čerpací a topná zařízení.

Nejdůležitější je správně vypočítat výkon zátěže a porovnat jej s aktivním výstupním výkonem UPS.

Pro domácí použití jsou relevantní modely tvarových faktorů „cihla“ a „věž“ – je nejjednodušší je umístit pod stůl nebo vedle systémové jednotky. V soukromých domech, spárovaných s kotlem, je obvykle vhodnější použít nástěnný model DIN. Pro serverová zařízení je nejlepší volbou racková UPS.

Do serveroven nebo kanceláří je lepší pořídit nepřerušitelné zdroje napájení s dalšími rozhraními pro monitorování. Užitečné budou funkce výměny horké baterie a zvukové upozornění. Pokud jsou výpadky delší, ujistěte se, že k UPS lze připojit další externí baterie.