Gruppo di continuità: scopo e specifiche di funzionamento di un UPS domestico

Per mantenere la funzionalità dei dispositivi durante i guasti di rete, viene utilizzato un gruppo di continuità.A seconda della tipologia di consumatori serviti e dei parametri di potenza, è necessario scegliere diversi modelli. Questi dispositivi sono richiesti, quindi acquistarne una copia con le caratteristiche richieste non è difficile.

Ma prima di acquistare, devi comprenderne tu stesso le caratteristiche e non affidare questo problema ai manager interessati alle vendite.

In questo materiale esamineremo il design e le caratteristiche operative dell'UPS e parleremo anche delle regole per il suo utilizzo.

Circuiti UPS CA

Per le esigenze domestiche vengono utilizzati gruppi di continuità collegati a una rete monofase a 220 V, in grado di fornire per qualche tempo i consumatori che richiedono la stessa tensione in assenza di elettricità.

Esistono anche UPS che si collegano all'ingresso di una rete trifase e l'uscita è 380 V o 220 V. Tuttavia sono costosi, vengono utilizzati quando è necessario ottenere energia autonoma da 10 kVA A, che non è necessario per le necessità domestiche.

Gli UPS AC domestici sono suddivisi nelle seguenti tipologie in base al loro schema operativo:

• backup (offline);
• interattivo (lineare-interattivo);
• doppia conversione (online).

Differiscono nella qualità della tensione di uscita e nel prezzo.I più economici sono quelli standby, mentre i più costosi sono quelli a doppia conversione.

Il progetto di alimentazione di backup più semplice prevede un relè di commutazione e un filtraggio passivo per sopprimere le interferenze.

Per convertire la corrente alternata in corrente continua, nel caricabatterie viene utilizzato un raddrizzatore. E la trasformazione inversa avviene utilizzando un inverter.

Nei sistemi di continuità, vengono solitamente installati normali relè elettromeccanici per commutare il circuito dalla rete alla batteria. Se questa parte è di alta qualità, la sua risorsa è sufficiente per l'intero funzionamento dell'UPS. Ma il più delle volte, quando un blocco crolla, il problema risiede proprio in questo elemento strutturale.

Il circuito interattivo differisce dal circuito di backup per la presenza di uno stabilizzatore di tensione. È progettato come un tipico autotrasformatore con avvolgimenti collegati direttamente

La stabilizzazione della tensione è presente anche in molti elettrodomestici, quindi se le deviazioni sono insignificanti, non ha senso acquistare un modello lineare-interattivo più costoso.

La presenza di un trasformatore spesso costringe il produttore a utilizzare il raffreddamento forzato, motivo per cui tali UPS sono dotati di refrigeratori. Emettono un rumore paragonabile per intensità al funzionamento di un'unità del sistema informatico.

In uno schema online, l'inverter è alimentato continuamente dalle batterie. Pertanto, se si verifica un'interruzione dell'alimentazione, il tempo di passaggio all'alimentazione di backup è pari a zero

I dispositivi a doppia conversione più complessi e costosi hanno anche l'efficienza più bassa. L'elettricità viene dispersa nel calore emesso dal dispositivo. Pertanto il loro utilizzo deve essere giustificato.

Il vantaggio più significativo di questo tipo di gruppo di continuità è la risposta immediata a un'interruzione di corrente. Ma per la maggior parte degli elettrodomestici questo non è così importante. Gli stessi computer sono solitamente dotati di un UPS di backup o interattivo.

I parametri più importanti

Ora ci sono molte offerte sul mercato per la vendita di gruppi di continuità domestici. Per determinare correttamente il loro scopo e non commettere errori nella scelta, è necessario capire a quali parametri prestare attenzione per primi.

Principali caratteristiche tecniche

La potenza di uscita del dispositivo determina il valore massimo consentito che l'unità può fornire in modo affidabile al consumatore. Si misura in volt-ampere (VA). Per comodità degli utenti, questo valore viene spesso fornito e in watt.

Per misurare il carico dei dispositivi, è possibile utilizzare un amperometro o calcolarlo utilizzando le letture del contatore installato nell'appartamento.

È possibile misurare il consumo di elettricità utilizzando un amperometro domestico (wattmetro) con presa. Il dispositivo collegato deve essere impostato sulla modalità di consumo massimo

Nel determinare la potenza reale di un computer, non dovresti lasciarti guidare dalla valutazione dell'alimentatore, poiché viene sempre acquistato con una riserva.

Se non hai un amperometro, devi fare quanto segue:

1. Scollegare tutti i circuiti nel pannello tranne quello che alimenta il computer.
2. Spegnere tutti i dispositivi in ​​questo circuito.
3. Accendi il computer ed esegui su di esso un programma tipico (ad esempio un video da YouTube).
4. Attendere finché il contatore non modifica il valore di un decimo di kilowatt.
5. Tempo fino al prossimo cambiamento.

Consumo energetico medio (P, watt) per questo periodo (T, minuti) può essere calcolato utilizzando la formula:

P = 100 * (60 / t)

La prossima caratteristica importante è la durata della batteria. Questo indicatore dipende dal carico che l'UPS sta vivendo in quel momento. Alla potenza massima consentita, le batterie di un dispositivo domestico funzionano per 1-3 minuti. E a metà - molto più a lungo (fino a 10 minuti).

Il grafico della dipendenza della durata della batteria dal carico medio mostra che questa dipendenza non è lineare. Ciò è dovuto al modo in cui le batterie vengono scaricate.

Ciò porta a due conclusioni:

• durante un'interruzione di corrente è necessario ridurre il più possibile il carico consumato dai dispositivi;
• Si consiglia di acquistare un UPS con potenza superiore a quella calcolata almeno del 30%.

L'intervallo della tensione di ingresso mostra la tensione di rete minima e massima consentita alla quale l'alimentazione non verrà commutata alle batterie. Di norma, tutti gli UPS possono sopportare un intervallo di 180-260 V.

Alcuni produttori hanno indicatori (pubblicitari) molto buoni, ad esempio il valore inferiore è 110 V. Qui è necessario assicurarsi che questi numeri siano presi specificamente per il carico massimo e non per la metà.

Un altro importante indicatore tecnico è il livello di rumore. Gli UPS realizzati utilizzando la tecnologia line-interactive o online generano molto calore, quindi i produttori vi installano delle ventole. Se i refrigeratori sono economici, col tempo emetteranno un rumore, il che è indesiderabile per uno spazio abitativo.

Interfaccia e configurazione

L'aspetto dei blocchi può essere molto diverso. Di solito hanno una classica forma rettangolare, con indicatori o display sul lato anteriore e connettori di alimentazione sul retro. Il loro numero non è così importante, poiché all'uscita è possibile collegare una prolunga con un raccordo a T.Ciò non contraddirà in alcun modo il concetto di UPS.

Il modello può avere un display LCD che visualizzerà la situazione con la fornitura dei dispositivi collegati: disponibilità di energia, numero di consumatori, carica della batteria, ecc.

Il sistema di visualizzazione riduce il costo delle attrezzature. Inoltre, è più pratico. Se hai bisogno di conoscere qualche parametro, molti modelli hanno la funzione di connettersi a un computer

Per conoscere i parametri di alimentazione, lo stato delle batterie dell'UPS e come funziona, puoi collegarlo a un computer. Per molti modelli è stata implementata questa funzione ed è stato sviluppato il software.

Esistono tre tipi principali di interfaccia:

• USB. La connessione più comune tra un computer e un UPS.
• RS-232 (porta COM). Raramente presente nei modelli domestici.
• Ethernet10/100. Viene utilizzato per il controllo remoto del gruppo di continuità.

Il software per ottenere le caratteristiche dell'UPS e la sua gestione è sviluppato non solo per varie versioni di Windows. Ad esempio, il noto produttore Powercom dispone di una versione Android del software che consente di monitorare da remoto lo stato dell'alimentazione e, se necessario, regolare il funzionamento del gruppo di continuità.

Il software permette di monitorare le principali caratteristiche della rete elettrica, come tensione in ingresso e in uscita, frequenza. Puoi anche conoscere la carica della batteria e la temperatura del dispositivo

I gruppi di continuità sono posizionati in prossimità dei consumatori di energia elettrica protetti. Di solito sono posizionati sul pavimento o sugli scaffali. Alcuni modelli sono dotati di elementi di fissaggio che ne consentono il montaggio a parete.

Qualità della corrente in uscita

I gruppi di continuità devono fornire corrente di qualità adeguata.Quando si funziona con le batterie, l'inverter è responsabile di ciò e, nel caso dell'alimentazione di rete, le aree problematiche dovrebbero essere appianate con filtri e uno stabilizzatore. Le interferenze che si verificano in un circuito elettrico hanno origini e conseguenze diverse per l'elettronica. Pertanto anche questa questione merita di essere esaminata attentamente.

Interferenza e protezione della rete

Tutti i moderni UPS sono dotati di protezione contro i problemi associati ai dispositivi sottoposti a manutenzione. Se il carico totale supera il massimo consentito o si verifica un cortocircuito, il gruppo di continuità spegnerà immediatamente l'alimentazione.

Le interferenze nella rete possono essere suddivise in frequenza e impulsi. I primi non sono così pericolosi, soprattutto per gli alimentatori di computer o televisori che convertono la corrente alternata in corrente continua. Quest'ultimo può causare problemi con qualsiasi elettronica.

Pertanto, la maggior parte degli UPS sono dotati di protezione da sovratensioni e armoniche mediante varistori e filtri ad alta frequenza.

La rimozione delle interferenze sulla linea avviene in due fasi. Innanzitutto, i varistori interrompono gli impulsi ad alta frequenza, quindi il filtro attenua i piccoli salti

Il problema della comparsa di impulsi ad alta tensione è tipico non solo dei cavi di alimentazione, ma anche delle reti di trasmissione dati: computer o telefono. Possono verificarsi a causa dell'esposizione all'elettricità atmosferica, guasti ai cavi vicini, interferenze elettriche e altri motivi.

Molti produttori producono modelli con la capacità di proteggere una rete locale. Per questo, l'UPS ne ha due Connettore RJ-45 - uno per l'entrata e uno per l'uscita. Il segnale passa attraverso un filtro che sopprime i picchi di tensione. Per le linee telefoniche il sistema è lo stesso, solo i connettori sono in formato RJ-11.

Bassa e alta tensione

La regolazione della tensione avviene utilizzando un regolatore automatico di tensione (AVR), il cui elemento principale è un autotrasformatore. Il principio del suo funzionamento si basa sulla modifica del numero di spire di uno degli avvolgimenti, a seguito della quale la tensione cambia verso l'aumento o la diminuzione del suo valore.

La presenza dell'AVR nell'UPS consente di non attivare ogni volta la modalità autonoma se la tensione si discosta leggermente dai valori standard. Ciò aumenta notevolmente la durata della batteria.

I multimetri professionali come il CEM DT 9909 sono in grado di registrare a lungo il valore della tensione. L'uso di tale dispositivo può aiutare nella scelta di uno stabilizzatore o di un UPS

Secondo GOST 29322-2014, è consentita una deviazione di tensione del 10% dal valore di riferimento per un periodo non superiore a 1 ora. Tutti i moderni UPS dotati di regolatori riescono a far fronte a tali fluttuazioni.

Purezza dell'uscita

Il tipo di segnale in uscita dipende dal modello dell'inverter installato nel gruppo di continuità. Idealmente, la forma d'onda della tensione CA dovrebbe essere un'onda sinusoidale. Ma dopo la conversione tramite inverter, assume una forma a gradini.

Maggiore è il numero di passi nella curva tensione istantanea in funzione del tempo, migliore è la qualità della corrente alternata. Questo è importante per alcuni dispositivi

Per le apparecchiature che contengono motori elettrici asincroni (frigorifero, condizionatore d'aria), alimentatori per trasformatori (apparecchiature audio di alta qualità), alimentatori APFC (server e computer potenti) è necessaria un'onda sinusoidale pura o ben approssimata.

Nessun singolo inverter, e quindi nessun UPS, produce un'onda sinusoidale pura, indipendentemente da ciò che i produttori di apparecchiature scrivono nelle brochure pubblicitarie. L'approssimazione del segnale in uscita ad una sinusoide viene valutata attraverso la distorsione armonica totale (THD).

Il segnale in uscita dall'unità può essere considerato sinusoidale con THD<5%. Per alcuni modelli, come IMV NetPro 2000, questa cifra è solo del 2%.

Regole per l'utilizzo di UPS

Quando si acquista un gruppo di continuità per organizzare l'alimentazione di riserva, è necessario capire con quali dispositivi può essere utilizzato. A volte è impossibile cavarsela solo con un UPS e quindi è necessario adottare misure aggiuntive per fornire elettricità alla propria casa.

Collegamento degli elettrodomestici

Computer, modem, router, apparecchiature video e audio sono tipici dispositivi domestici o d'ufficio ai quali sono collegati gruppi di continuità. Se questa tecnica contiene normali alimentatori a commutazione, sarà sufficiente acquistare modelli relativamente economici che non producono un'onda sinusoidale pura.

I modelli moderni sono compatti e hanno un design accattivante che si adatta armoniosamente con le altre apparecchiature all'interno del soggiorno.

Inoltre, non è necessario acquistare prodotti costosi per l'illuminazione. La cosa principale qui è calcolare correttamente la potenza massima e la durata della batteria.

Con frequenti interruzioni, il problema dello sbrinamento non pianificato dei frigoriferi e del deterioramento degli alimenti è rilevante. Quando si proteggono tali apparecchiature con motori asincroni, saranno necessari UPS di progettazione più complessa, poiché sarà richiesto un segnale sinusoidale “puro”.

Inoltre, è necessario tenere conto della presenza di correnti di avviamento che si verificano all'avvio del motore.Semplificando per le apparecchiature di refrigerazione, il loro valore può essere determinato moltiplicando il valore della potenza per 5.

Se, ad esempio, in cucina c'è un frigorifero con una potenza totale di 300 W (all'avvio - 1500 W) e un congelatore con 200 W (all'avvio - 1000 W), allora è necessario un alimentatore con onda sinusoidale pura e una potenza massima di almeno 1700 W. Questo valore è stato ottenuto nel caso in cui il congelatore è in funzione e in questo momento il frigorifero è acceso. L'avvio simultaneo di entrambi i motori è improbabile e un tale UPS resisterà a un picco di 2,7 kW in un secondo.

Un'unità di tipo online con potenza massima di 2000 W può funzionare per circa mezz'ora con un consumo totale di 500 W. Poiché la modalità di raffreddamento dura circa 5 minuti, il gruppo di continuità è garantito per essere sufficiente per 6 avviamenti di entrambi i dispositivi.

Nelle case e nei cottage privati ​​è importante utilizzare un UPS anche per supportare un sistema di riscaldamento a circolazione forzata. Anche le pompe necessitano di un seno pulito

Anche i sistemi di continuità vengono utilizzati attivamente per il lavoro caldaie per riscaldamento a gas. Considerando il costo delle apparecchiature collegate, in questo caso non si dovrebbe lesinare sulla qualità dell'UPS.

Backup e alimentazione aggiuntiva

Per molti elettrodomestici è impossibile selezionare un UPS economico, poiché con un lungo periodo di funzionamento autonomo sarà necessaria una potenza massima significativa. Lavatrici, forni elettrici e sistemi di climatizzazione distribuita consumano molta elettricità.

Ovviamente puoi fare a meno di questi dispositivi durante un'interruzione di corrente. Ciò è consigliabile se tali interruzioni si verificano raramente e per un breve periodo.Ma se si decide di fornire energia autonoma ai consumatori potenti, è meglio utilizzare un generatore a benzina o diesel. Per avviarli rapidamente in assenza di tensione viene utilizzato un sistema di trasferimento automatico (ATS).

Se disponi di una fonte di alimentazione aggiuntiva, vale comunque la pena utilizzare un UPS, almeno per i computer. È impossibile ottenere l'avvio immediato del generatore e il ripristino dell'alimentazione elettrica.

Stabilizzazione a bassa tensione

Il problema della bassa tensione è rilevante per gli impianti collegati a reti elettriche vecchie o di bassa potenza. Se questa situazione si verifica costantemente, è meglio utilizzare l'input stabilizzatore.

Se è presente lo stabilizzatore, la tensione della rete interna verrà portata a valori standard. Ciò influenzerà anche i dispositivi non collegati all'UPS.

Quando la tensione si riduce, la corrente che circola nella rete domestica aumenta. Ad esempio, supponiamo che la potenza totale dei consumatori collegati all'UPS sia di 1,5 kW e che la tensione fornita sia di 190 V.

Poi di Legge di Ohm:

• IO₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – corrente nel circuito fino all'UPS senza stabilizzatore;
• IO₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – intensità di corrente nel circuito fino all'UPS con stabilizzatore.

Pertanto, una rete domestica senza stabilizzatore subirà un carico maggiore, di cui potrebbe non essere stato preso in considerazione nella scelta della sezione del cablaggio.

Pertanto, con una bassa tensione costante, è meglio installare uno stabilizzatore. In questo caso, il carico sull'autotrasformatore UPS sarà inferiore, il che ne prolungherà la durata. Inoltre, tenendo conto dell'equalizzazione della tensione, è possibile acquistare gruppi di continuità più economici.

Gruppo di continuità per i consumatori DC

Per alcuni dispositivi è necessario fornire un'alimentazione ininterrotta con DC 12, 24 o 48 V. È disponibile in vendita anche un UPS di questo tipo. I loro contrassegni contengono l'abbreviazione "DC". Esistono anche apparecchi con tensione di alimentazione di 60, 110 o 220 V, ma vengono utilizzati nell'industria o nell'energia.

La differenza tra i gruppi di continuità DC nella struttura interna rispetto ai modelli classici è l'assenza di un inverter. Le batterie sono collegate direttamente all'uscita tramite un contattore con uno shunt di misurazione limitatore di corrente per evitare una scarica profonda inaccettabile delle batterie.

Talvolta può essere presente in uscita un convertitore stabilizzatore se i dispositivi alimentati dall'UPS sono sensibili a piccole fluttuazioni di tensione.

Insieme ai convertitori di tensione, un DC UPS da 48 W è in grado di alimentare un sistema di videosorveglianza con un perimetro fino a 1 km

Questi alimentatori di riserva vengono utilizzati per proteggere le seguenti apparecchiature domestiche alimentate in CC:

• Sistemi TVCC e sicurezza;
• tutti i tipi di sensori (perdite, fumo, fuoco, movimento, ecc.);
• sistemi di illuminazione;
• dispositivi di telecomunicazione;
• sistemi di comunicazione;
• componenti del sistema di controllo "casa intelligente".

Molti UPS DC hanno la possibilità di collegare batterie esterne. In questo caso il funzionamento autonomo dei dispositivi a cui servono può essere molto lungo.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Brevemente sulle principali caratteristiche degli UPS domestici:

La varietà dei tipi di UPS e delle loro caratteristiche è una conseguenza delle diverse condizioni del loro utilizzo: potenza e tipo di dispositivi collegati, parametri e problemi tipici di una particolare rete elettrica.Un gruppo di continuità di solito non è l'elemento più costoso del sistema, ma da esso dipende la stabilità del suo funzionamento. Pertanto, è necessario determinare le condizioni operative e selezionare attentamente il modello.

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