Для збереження працездатності приладів при збоях в мережі використовують блок безперебійного живлення. В залежності від типу обслуговуваних споживачів і параметрів електроенергії потрібно вибирати різні моделі. Ці пристрої затребувані, тому придбати потрібний за характеристиками примірник не становить праці.
Але перед покупкою потрібно самостійно розібратися в його особливостях, а не довіряти це питання зацікавленим у продажу менеджерам.
Зміст статті:
- Схеми ДБЖ змінного струму
- Найбільш важливі параметри
- Основні технічні характеристики
- Інтерфейс і налаштування виконання
- Якість видається струму
- Мережеві перешкоди і захист
- Низька і висока напруга
- Чистота вихідного сигналу
- Правила використання ДБЖ
- Підключення побутових приладів
- Резервне і додаткове живлення
- Стабілізація зниженої напруги
- Безперебійне живлення споживачів постійного струму
- Висновки і корисне відео по темі
Схеми ДБЖ змінного струму
Для побутових потреб використовують пристрої безперебійного живлення, які підключаються до однофазної мережі 220 В, які можуть деякий час при відсутності електроенергії живити споживачів, вимагають такої ж напруги.
Існують також ДБЖ, які підключені на вхід до трифазної мережі, а на вихід дають або 380 В або 220 В. Однак вони дорогі, їх використовують при необхідності отримувати автономну потужність від 10 кВ·А, що для побутових потреб не потрібно.
Побутові ДБЖ змінного струму за схемою функціонування ділять на наступні типи:
- резервні (оффлайн);
- інтерактивні (лінійно-інтерактивні);
- подвійного перетворення (онлайн).
Вони розрізняються якістю видається напруги і ціною. Найбільш дешеві – резервні, а найдорожчі – подвійного перетворення.
Найпростіша у виконанні резервна схема харчування передбачає наявність перемикаючого реле і пасивної фільтрації для придушення перешкод
Для перетворення змінного струму в постійний в зарядному пристрої використовують випрямляч. А зворотна трансформація відбувається за допомогою інвертора.
У бесперебойниках для перемикання ланцюга з мережі на акумулятор, як правило, встановлюють звичайні електромеханічні реле. Якщо ця деталь якісна, то її ресурсу вистачає на весь час функціонування ДБЖ. Але найчастіше, при поломці блоку проблема криється саме в цьому елементі конструкції.
Інтерактивна схема відрізняється від резервної наявністю стабілізатора напруги. Він виконаний у вигляді типового автотрансформатора з сполученими безпосередньо обмотками
Стабілізація напруги присутній також у багатьох побутових пристроях, тому якщо відхилення незначні, то немає сенсу купувати більш дорогу лінійно-інтерактивну модель.
Наявність трансформатора часто змушує виробника використовувати примусове охолодження, тому такі ДБЖ комплектують кулерами. Вони видають шум, по інтенсивності порівнянний з роботою комп’ютерного системного блоку.
Живлення інвертора при схемі онлайн відбувається на постійній основі від акумуляторів. Тому при виникненні збоїв в електромережі час перемикання на резервне живлення дорівнює нулю
Найбільш складні і дорогі прилади подвійного перетворення мають до того ж найменший ККД. Електроенергія йде в тепло, яке випромінює пристрій. Тому їх використання необхідно обґрунтувати.
Найбільш значимий плюс такого виду безперебійників полягає у миттєвій реакції на відключення електрики. Але для більшості побутової техніки це не так важливо. Ті ж комп’ютери зазвичай комплектують ДБЖ резервного або інтерактивного типу.
Найбільш важливі параметри
Зараз на ринку багато пропозицій щодо продажу побутових джерел безперебійного живлення. Щоб правильно визначити їх призначення і не помилитися з вибором, потрібно розуміти на які параметри слід звернути увагу в першу чергу.
Основні технічні характеристики
Вихідна потужність приладу визначає максимально допустиме значення, яке блок зможе гарантовано видати споживачеві. Її вимірюють у вольт-амперах (В·А). Для зручності користувачів часто призводять це значення і в ватах.
Для вимірювання навантаження приладів можна або скористатися амперметром або вирахувати її, застосувавши свідчення встановленого в квартирі лічильника.
Виміряти споживану електроенергію можна за допомогою побутового амперметра (ватметра) з розеткою. Підключається прилад потрібно перевести в режим максимального споживання
При визначенні реальної потужності комп’ютера не слід керуватися номіналом блоку живлення, так як його завжди купують з запасом. Якщо немає амперметра, то потрібно виконати наступні дії:
Середню потужність споживання (P, w) за цей період (t, хвилин) можна вирахувати за формулою:
P = 100 * (60 / t)
Наступна важлива характеристика – період автономної роботи. Цей показник залежить від навантаження, яку в цей момент відчуває ДБЖ. На максимально допустимої потужності акумулятори побутового влаштування працюють 1-3 хвилини. А на половинній – набагато довше (до 10 хвилин).
За графіком залежності часу автономної роботи акумуляторів від середнього навантаження видно, що ця залежність нелінійна. Це обумовлено способом розрядки батарей
Звідси випливає два висновки:
- при відключенні електроенергії, необхідно максимально знизити споживану приладами навантаження;
- бажано купувати ДБЖ з потужністю, яка перевищує розрахункову хоча б на 30%.
Діапазон вхідної напруги показує мінімально і максимально допустимий вольтаж мережі, при якому не відбудеться перемикання живлення на акумулятори. Як правило, всі ДБЖ витримують інтервал в 180-260 Ст.
У деяких виробників можна зустріти дуже хороші (рекламні) показники, наприклад, нижнє значення – 110 Ст. Тут потрібно переконатися, що ці цифри взяті саме для максимального навантаження, а не для половинної.
Ще один важливий технічний показник – рівень шуму. ДБЖ, виконані за лінійно-інтерактивного онлайн або технології виділяють багато тепла, тому виробники встановлюють на них вентилятори. Якщо кулери дешеві, то з часом вони будуть видавати гул, що для житлового приміщення небажано.
Інтерфейс і налаштування виконання
Зовнішній вигляд блоків може бути найрізноманітнішим. Зазвичай вони мають класичну прямокутну форму, де на лицьовій стороні знаходяться індикатори або дисплей, а на тильній – силові роз’єми. Їх кількість не так важливо, так як на виході можна підключити подовжувач з трійником. Це ніяк не буде суперечити концепції ДБЖ.
Модель може мати рк-дисплей, на якому буде відображена ситуація з постачанням підключених приладів: наявність живлення, кількість споживачів, заряд акумулятора і т. д.
Система індикації здешевлює вартість обладнання. Крім того, вона більш практична. Якщо необхідно дізнатися які-небудь параметри, то у багатьох моделей реалізована функція підключення до комп’ютера
Щоб дізнатися параметри електропостачання, стан акумуляторів ДБЖ і як він працює, можна підключити його до комп’ютера. Для багатьох моделей реалізована ця функція та розроблено програмне забезпечення. Існує три основних види інтерфейсу:
- USB. Найбільш поширене поєднання комп’ютера та ДБЖ.
- RS-232 (COM-порт). Рідко присутній в побутових моделях.
- Ethernet 10/100. Його застосовують для віддаленого управління бесперебойником.
Програмне забезпечення для отримання характеристик з ДБЖ і його управління розроблено не тільки під різні версії Windows. Так, наприклад, у відомого виробника Powercom є Android-версія, яка дозволяє віддалено стежити за станом харчування і при необхідності коригувати роботу безперебійники.
Програмне забезпечення дозволяє відстежувати основні характеристики електромережі, такі як вхідний і вихідний вольтаж, частоту. Також можна дізнатися заряд акумуляторів і температуру пристрою
Розміщують бесперебойники в безпосередній близькості від захищаються споживачів електроенергії. Зазвичай їх ставлять на підлогу або на полиці. Деякі моделі оснащені кріпленнями, що дозволяють монтувати їх на стіни.
Якість видається струму
Безперебійні джерела живлення повинні видавати струм належної якості. При роботі від батарей за це відповідає інвертор, а в разі живлення від мережі, проблемні моменти повинні згладжувати фільтри і стабілізатор. Виникають в електричної ланцюга перешкоди мають різний генезис і наслідки для електроніки. Тому в цьому питанні теж потрібно ретельно розібратися.
Мережеві перешкоди і захист
Всі сучасні ДБЖ оснащені захистом від проблем, пов’язаних з боку обслуговуваних приладів. Якщо сумарна навантаження буде перевищувати максимально допустиму або відбудеться коротке замикання, то безперебійник відразу відключить живлення.
Перешкоди в мережі можна умовно розділити на частотні та імпульсні. Перші не так небезпечні, особливо для блоків живлення комп’ютерів і телевізорів, які перетворюють змінний струм в постійний. Другі можуть викликати проблему у будь-якої електроніки.
Тому більшість ДБЖ оснащені захистом від імпульсів і гармонік з допомогою варисторів і високочастотних фільтрів.
Видалення перешкод на лінії відбувається у два етапи. Спочатку варистори відсікають високочастотні імпульси, а потім фільтр згладжує дрібні стрибки
Проблема появи високовольтних імпульсів характерна не тільки для силових кабелів, але і для мереж передачі даних комп’ютерних або телефонних. Вони можуть виникнути внаслідок впливу атмосферної електрики, пробоїв поруч розташованої проводки, що виникають електричних наводок і інших причин.
Багато виробників випускають моделі з можливістю захисту локальної мережі. Для цього у ДБЖ є два роз’єми RJ-45 – один вхід і один вихід. Сигнал проходить через фільтр, який пригнічує сплески напруги. Для телефонних ліній система така ж, тільки роз’єми мають формат RJ-11.
Низька і висока напруга
Регулювання вольтажу відбувається за допомогою автоматичного регулятора напруги (AVR), основним елементом якого є автотрансформатор. Принцип його функціонування спирається на зміні кількості витків в одній з обмоток, в результаті чого відбувається зміна напруги в бік збільшення або зменшення його значення.
Наявність AVR в ДБЖ дозволяє не включати кожен раз автономний режим при незначному відхиленні напруги від нормативних показників. Це значно збільшує термін служби акумуляторів.
Професійні мультиметри, такі як CEM DT 9909, здатні протягом тривалого часу записувати значення напруги. Застосування такого приладу може допомогти у виборі стабілізатора або ДБЖ
Згідно ГОСТ 29322-2014 припустимо 10-відсоткове відхилення напруги від еталонного значення на час не більше ніж 1 год. Всі сучасні ДБЖ з регуляторами справляються з такими коливаннями.
Чистота вихідного сигналу
Від моделі інвертора, яка встановлена в безперебійник, залежить тип вихідного сигналу. В ідеалі, кривий напруги змінного струму повинна бути синусоїда. Але після перетворення через інвертор вона приймає ступінчастий вигляд.
Чим більше кількість сходинок до кривої залежності миттєвої напруги від часу, тим краще якість змінного струму. Для деяких пристроїв це важливо
Для обладнання, яке містить асинхронні електродвигуни (холодильник, кондиціонер), трансформаторні блоки живлення (якісна аудіотехніка), блоки живлення APFC (сервера і потужні обчислювальні комп’ютери) потрібна чиста або добре апроксимоване синусоїда.
Ні один інвертор, а значить, і ДБЖ не видає чистий синусоїду, щоб не писали в рекламних брошурах виробники обладнання. Наближення вихідного сигналу до синусоїди оцінюють через коефіцієнт нелінійних спотворень (THD).
Що виходить від блоку сигнал можна вважати синусоїдальним при THD<5%. У деяких моделей, наприклад IMV NetPro 2000, цей показник становить всього 2%.
Правила використання ДБЖ
Купуючи безперебійник для організації резервного живлення, необхідно розуміти, спільно з якими приладами його можна використовувати. Іноді обійтися тільки ДБЖ неможливо і тоді треба приймати додаткові заходи по забезпеченню будинку електрикою.
Підключення побутових приладів
Комп’ютери, модеми, роутери, відео – і аудіоапаратура – типові домашні і офісні прилади, до яких підключають бесперебойники. Якщо ця техніка містить звичайні імпульсні блоки живлення, то досить буде придбати відносно дешеві моделі, які не видають чистий синусоїду.
Сучасні моделі компактні і мають привабливий дизайн, який гармонійно вписується спільно з іншою технікою в інтер’єр житлової кімнати
Для освітлення також не потрібно купувати дорогі вироби. Тут головне правильно розрахувати максимальну потужність і час автономної роботи.
При частих відключеннях актуальна проблема незапланованої розморожування холодильників і псування продуктів харчування. При захисті такого обладнання з асинхронними двигунами знадобляться ДБЖ більш складного пристрою, так як потрібно «чистий» синусоїдальний сигнал.
Крім того, необхідно врахувати наявність стартових струмів, що виникають при пуску двигуна. Спрощено для холодильного обладнання їх величину можна визначити, помноживши значення потужності на 5.
Якщо, наприклад, на кухні є холодильник з повною потужністю 300 Вт (при запуску – 1500 Вт) і морозильна камера на 200 Вт (при запуску – 1000 Вт), то потрібен блок живлення з чистою синусоїдою і максимальною потужністю не менше 1700 Вт. Це значення отримано на випадок, коли буде працювати морозильна камера, а в цей час відбудеться включення холодильника. Одночасний пуск обох моторів малоймовірний, так і такий ДБЖ витримає односекундний сплеск у 2,7 кВт.
Блок онлайн типу з максимальною потужністю 2000 Вт зможе пропрацювати близько півгодини при сумарному споживанні 500 Вт. Так як режим охолодження займає близько 5 хвилин, то безперебійники гарантовано вистачить на 6 запусків обох пристроїв.
У приватних будинках і котеджах також актуально використання ДБЖ для підтримки системи опалення з примусовою циркуляцією. Насосам теж необхідний чистий синус
Бесперебойники також активно використовують для роботи газових опалювальних котлів. Враховуючи вартість устаткування, що підключається, економити на якості ДБЖ в цьому випадку не слід.
Резервне і додаткове живлення
Для багатьох побутових приладів неможливо підібрати недорогий ДБЖ, так як буде необхідна значна максимальна потужність при тривалому періоді автономної роботи. Пральні машини, електричні духовки, системи розподіленого кондиціонування споживають багато електрики.
Можна, звичайно, обійтися без цих пристроїв на час відключення електроенергії. Це доцільно в тому випадку, якщо такі перебої відбуваються рідко і на короткий час. Але якщо все ж буде прийнято рішення щодо забезпечення потужних споживачів автономним живленням, то краще використовувати бензиновий або дизельний генератор. Для їх швидкого запуску при відсутності напруги використовують систему автоматичного введення резерву (АВР).
При наявності додаткового джерела живлення, ПБЖ все ж варто використовувати, хоча б для комп’ютерів. Миттєвого запуску генератора і відновлення електропостачання домогтися неможливо.
Стабілізація зниженої напруги
Проблема зниженої напруги актуальна для об’єктів, підключених до старих або малопотужним електромереж. Якщо така ситуація виникає постійно, то краще використовувати вхідний стабілізатор.
При наявності стабілізатора, напруга внутрішньобудинкової мережі буде приведено до нормативним показникам. Це торкнеться і прилади, які не підключені до ДБЖ
При зниженій напрузі зростає сила струму, що проходить по внутрішньобудинкової мережі. Наприклад, нехай загальна потужність підключених до ДБЖ споживачів буде 1,5 кВт, а подається напруга дорівнює 190 В. Тоді за законом Ома:
- I1 = 1500 / 190 = 7,9 A – сила струму в ланцюзі до ДБЖ без стабілізатора;
- I2 = 1500 / 220 = 6,8 A – сила струму в ланцюзі до ДБЖ зі стабілізатором.
Таким чином, внутрішня будинкова мережа без стабілізатора буде відчувати підвищене навантаження, що могло бути не враховано при виборі перерізу проводки.
Тому при постійному зниженому напрузі краще встановити стабілізатор. У цьому випадку і навантаження на автотрансформатор ДБЖ буде менше, що продовжить термін його служби. Крім того, з урахуванням вирівнювання вольтажу, можна купувати більш дешеві бесперебойники.
Безперебійне живлення споживачів постійного струму
Для деяких приладів потрібно забезпечити безперебійне живлення постійним струмом 12, 24 або 48 Ст. ДБЖ такого плану теж є у продажу. В їх маркуванні присутня абревіатура «DC». Блоки з подачею напруги 60, 110 або 220 В теж існують, але їх застосовують у промисловості або енергетиці.
Відмінність безперебійників постійного струму у внутрішньому пристрої від класичних моделей полягає у відсутності інвертора. Акумулятори підключають безпосередньо до виходу через контактор з токоограничительным вимірювальним шунтом для запобігання неприпустимо глибокого розряду батарей.
Іноді на виході може стояти стабілізуючий конвертор, якщо живити від ДБЖ прилади чутливі до невеликих коливань напруги.
Спільно з перетворювачами напруги, ДБЖ постійного струму на 48 Вт здатний живити систему відеоспостереження з периметром до 1 км
Такі резервні джерела живлення використовують для захисту наступного побутового обладнання, що працює від постійного струму:
- систем відеоспостереження та охорони;
- всіляких датчиків (протікання, диму, вогню, руху та ін);
- систем освітлення;
- телекомунікаційних приладів;
- систем зв’язку;
- компонентів системи управління «розумний дім».
Багато ДБЖ постійного струму мають опцію підключення зовнішніх акумуляторів. У цьому випадку автономне функціонування обслуговуваних ними приладів може бути дуже тривалим.
Висновки і корисне відео по темі
Коротко про основні характеристики побутових ДБЖ:
Різноманітність типів ДБЖ та їх характеристик є наслідком різних умов їх використання: потужності і виду підключаються приладів, параметрів і типових проблем конкретної електромережі. Безперебійник зазвичай не найдорожчий елемент в системі, але від нього залежить стабільність її роботи. Тому потрібно визначити умови експлуатації і ретельно підійти до вибору моделі.
