Zařízení UPS a princip jeho činnosti

Zdroj nepřerušitelného napájení je součást energetického systému, která se nachází mezi zátěží a sítí. Hlavní funkcí UPS je poskytovat nepřetržité napájení. Jak je uspořádáno nepřerušitelné zařízení? Zjednodušené schéma UPS zahrnuje baterie a speciální prvky UPS, které kompenzují poruchy v hlavní síti, jmenovitě střídač, usměrňovač, filtr a v některých případech i bypass. K dnešnímu dni jsou nepřerušitelná zařízení rozdělena do tří skupin. Každá ze skupin má své vlastní charakteristiky principu činnosti UPS.

Baterie jsou klíčovou součástí UPS. Jsou to baterie, které určují, jak dlouho bude UPS fungovat po vypnutí napájení v síti. UPS používá zpravidla olověné akumulátory s následujícími parametry: napětí 12V a kapacita 7Ah nebo 9Ah. Baterie jsou utěsněné a bezúdržbové. V nejjednodušších UPS se používá 1 baterie a u výkonných zdrojů nepřerušitelného napájení může být jejich počet mnohonásobně větší.

Redundantní UPS

Nejjednodušší a cenově nejdostupnější jsou tzv. redundantní UPS. Princip fungování tohoto typu nepřerušitelného zdroje napájení je extrémně jednoduchý: zátěž je napájena ze sítě, pokud je napětí, jinak je napájení spínáno z baterie. Baterie se nabíjí za chodu UPS. Podle statistik je účinnost takových UPS při výpadku napájení 55-60%.

Ve většině případů můžete mluvit o tom, jak UPS funguje pro počítač, odkazem na princip offline provozu UPS. Většina domácích nepřerušitelných zdrojů napájení pro počítač je vyrobena pomocí této technologie. Úroveň ochrany, kterou mohou poskytnout, je nejnižší ze všech existujících nepřerušitelných zdrojů. Filtrování signálu se provádí pouze částečně. Často je tato úroveň ochrany pro domácí spotřebiče dostačující, protože kvalita energie v takových sítích je o něco vyšší než v průmyslových sítích.

Záložní UPS fungují skvěle v tandemu s počítačem, ale zároveň nejsou absolutně kompatibilní s čerpadly, topnými kotli a dalšími podobnými zařízeními, protože fungují Redundantní UPS nedodává sinusové napětí. U počítačů to není kritické, protože používají spínané zdroje napájení. Tato skutečnost umožňuje takovým zařízením odolat malému výpadku napájení v důsledku přítomnosti určité energie v jejich vlastních kondenzátorech. Offline doba přepnutí ze sítě na baterii se pohybuje od 2 do 15 milisekund. Provozní schéma UPS zahrnuje invertor, který převádí stejnosměrný proud baterie na střídavý proud. Je třeba poznamenat, že takové UPS mají obvykle nízkou spotřebu.

READ
Jak otevřít slot pro SIM kartu pomocí klíče?

Line Interactive UPS

Konstrukce a provoz interaktivních zdrojů nepřerušitelného napájení je téměř identický se záložními UPS. Výjimkou je schopnost stabilizace napětí, která se provádí pomocí spínacího zařízení. Výhodou stabilizace je, že není potřeba přepínat napájení při výrazných výkyvech napětí. Odchylky vstupního napětí mohou dosahovat asi 20 % normální hodnoty. Výstupní napětí zdroje nepřerušitelného napájení prakticky nekolísá. Účinnost ochrany line-interactive UPS je 85 %.

Ve srovnání s záložními UPS poskytují vyšší úroveň ochrany, ale jsou horší než online UPS. Provoz nepřerušitelného linkově interaktivního typu lze rozdělit do dvou skupin. Zařízení patřící do první skupiny dávají přibližný sinusový výstup, tedy stupňovitý. Druhá skupina produkuje „čistou“ sinusovku bez jakéhokoli zkreslení. Ten se v některých případech může stát náhradou za online UPS. Přítomnost čisté sinusovky na výstupu umožňuje jejich použití k ochraně elektromotorů a topných kotlů.

Online UPS

Nejspolehlivější a nejmodernější UPS jsou online typu. Implementují technologii dvojité konverze – nejprogresivnější ze všech existujících. Stupeň ochrany poskytovaný takovými zařízeními má tendenci ke 100 %, bez ohledu na to, které provozní režimy UPS jsou aktivní: ze sítě nebo z baterie.

Jak funguje UPS s online topologií? Ve skutečnosti je princip fungování zakotven v samotném názvu. Vstupní proud je usměrňovačem převeden na stejnosměrný, poté jej střídač převede zpět na střídavý. Střídavý proud na výstupu má ideální parametry jak ve formě napětí, tak ve své hodnotě. UPS obsahuje redundantní linku – bypass, jehož prostřednictvím je přiváděno napájení v případě poruchy některého z uzlů zdroje nepřerušitelného napájení.

Obecně se říká, že doba přechodu na baterii je nulová, ale ve skutečnosti jsou baterie vždy připojeny k obvodu. Proto se data UPS nazývají online. Takové zařízení nepřerušitelného napájení umožňuje chránit zátěž před jakýmikoli typy rušení, které se mohou vyskytnout v páteřní síti.

Tyto UPS se používají k ochraně kritických a velmi citlivých zátěží. Všechny výkonné UPS jsou vyrobeny pomocí této technologie. Navzdory vysokému výkonu se pro zvýšení autonomie používají další řešení. Nejčastěji konstrukce umožňuje UPS – jak ve spojení s generátorem, tak s externími bateriemi.

READ
Co znamená označení cihly M 100?

Dvojitá konverze má však i své nevýhody. Zařízení UPS je poměrně složité, což nepříznivě ovlivňuje jeho cenu. Přítomnost dvojité konverze snižuje účinnost, ale na moderních UPS je poměrně vysoká. Aby účinnost dosáhla maximálních hodnot, byly implementovány speciální technologie pro úsporu energie. Proces dvojí konverze je navíc doprovázen vývinem tepla a hlukem. Je třeba si uvědomit, že podíl všech těchto nevýhod je nesrovnatelně malý ve srovnání se všemi výhodami, a především s úrovní ochrany.

Proč potřebujete UPS: hlavní oblasti použití

Nekvalitní napájecí zdroj je jedním z hlavních problémů selhání domácích, kancelářských nebo průmyslových zařízení. Navzdory skutečnosti, že rušení, ke kterému dochází v elektrické síti, je periodické, má škodlivý vliv na součásti moderních elektronických zařízení připojených k zásuvce. Pro ochranu důležitých zařízení nebo zachování dat při výpadku napájení se nejčastěji používají nepřerušitelné zdroje napájení.

Základní provozní schémata a oblasti použití zdrojů nepřerušitelného napájení

Účelem UPS je zajistit správný chod zátěže při náhlých „poklesech“ nebo „špicích“ napětí a také zajistit krátkodobý autonomní provoz připojeného zařízení při úplném výpadku proudu. Moderní zdroje nepřerušitelného napájení jsou rozděleny do tří tříd:

    Zálohovat nebo offline

Jejich design a funkčnost jsou poněkud odlišné, ale každý může přijít na to, jak používat nepřerušitelný zdroj napájení.

UPS Eaton Family.jpg

Proč potřebujete záložní UPS? Jeho hlavní oblastí použití je ochrana domácích počítačů a multimediálních zařízení. Schéma jeho provozu je extrémně jednoduché: v normálním režimu je zátěž napájena ze sítě a když napětí v ní zmizí, zařízení se přepne do režimu baterie. Doba přepínání mezi typy provozu je nenulová. Nepřerušitelný zdroj napájení pro domácnost je relativně levný a ochrání zařízení před menšími přepětími a krátkodobými výpadky proudu.

Výhody line-interactive UPS jsou plynulejší stabilizace signálu a schopnost pracovat v širokém rozsahu vstupních napětí. Taková zařízení neumožňují upravovat frekvenci signálu při napájení ze sítě, při napájení z bateriových článků mohou produkovat „čistou“ nebo přibližnou sinusoidu. Jak mohu použít nepřerušitelný zdroj napájení Line-Interactive? Skvěle se hodí k ochraně monitorů, systémových jednotek, LAN uzlů, pracovních stanic, počítačových periferií a dalších zařízení se spínanými zdroji, což z něj dělá vynikající UPS pro kanceláře.

READ
Jak správně připravit roztok jedlé sody?

Nejpokročilejší z hlediska ochrany zařízení je UPS s dvojitou konverzí. Co je však cenné na nepřerušitelném zdroji napájení vyvinutém podle schématu Online? Vyznačuje se okamžitým přepínáním mezi provozními režimy a nezávislostí parametrů výstupního signálu na parametrech na vstupu UPS. Proto je tento konkrétní typ UPS určen pro spínání zařízení, která jsou zvláště náročná na kvalitu napájení. Mezi topologiemi UPS Online lze na základě rozsahu jejich použití rozlišit následující typy:

Alternativní možnosti ochranných pomůcek

Mnoho lidí si klade otázku: je nutné nepřerušitelné napájení, pokud napětí v síti nezmizí, ale jednoduše „skočí“? Potřebujete v tomto případě UPS pro váš počítač? Odpovědí na tyto otázky může být pohled na stabilizátory napětí. Tato zařízení umožňují korigovat signál ve velmi širokém rozsahu přivedením napětí na zátěžový vstup na úrovni určené uživatelem. To je hlavní výhoda těchto zařízení. Hlavní nevýhodou je, že stabilizátor přestane fungovat současně s vymizením napětí v elektrické síti. Hlavním problémem stabilizačních zařízení je neschopnost zajistit autonomní provoz zátěže. Proto je důležité jasně pochopit, před čím přesně je třeba zařízení chránit: před kolísáním úrovně signálu nebo před častými a krátkodobými výpadky napájení. V prvním případě bude východiskem ze situace stabilizátor napětí, ve druhém nepřerušitelné napájení, jehož účel je poněkud širší.

stabilizátor napětí.jpg

Co ale dělat, když je úroveň signálu v elektrické síti relativně stabilní, ale dochází k dlouhodobým výpadkům proudu? Cestou z této situace může být nákup dieselového generátoru. Jsou k dispozici v různých výkonových řadách a lze je použít k údržbě domácích i průmyslových zařízení. Existují dieselové a benzínové modely. Startér zařízení může být ruční nebo elektrický. Výhodou použití takové instalace je, že může zajistit dlouhou životnost baterie pro zařízení s přestávkami pouze na údržbu nebo doplňování paliva. Toto zařízení je kompaktní, snadno se udržuje a snadno se ovládá.

Provoz dieselagregátů není bez řady nevýhod, mezi které patří:

  • Neschopnost samostatně přepnout na napájení zátěže, když napětí v napájecí síti zmizí;
  • Hluk během provozu;
  • Přítomnost výfukových plynů;
  • Velké množství spotřebního materiálu (svíčky, palivo atd.)

Dieselový generátor.jpg

Komplexní řešení pro ochranu elektronických zařízení

Pro zajištění maximální ochrany telekomunikačních, serverových nebo průmyslových zařízení nemusí být použití jednoho typu zařízení dostatečné. Nejoptimálnějším řešením proto může být jejich kombinace. Například UPS pro nouzové osvětlení nezajistí požadovanou úroveň autonomie. Tento problém je vyřešen zapojením jednotky zdroje nepřerušitelného napájení a dieselagregátu do série. Proč v takovém schématu potřebujete nepřerušitelný zdroj napájení? Filtrovat napětí a zajistit autonomii systému, dokud se generátor nespustí a nevstoupí do provozního režimu.

READ
Kde se používá Volavkova fontána?

Proč a jak lze použít nepřerušitelný zdroj napájení v kombinaci se stabilizátorem napětí? Pro správný provoz zařízení v oblastech elektrické sítě, kde dochází k častým poklesům napětí, které nejsou doprovázeny úplným odstavením. Díky tomu lze dosáhnout výrazného snížení nákladů na návrh: levné stabilizační zařízení poskytne účinnou korekci signálu a UPS střední úrovně vám umožní dosáhnout přijatelné úrovně autonomie.