Wie verwendet man ups als . Einsatz von unterbrechungsfreien Stromversorgungen. Zweck und Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungen

Unterbrechungsfreie Stromversorgung, USV, UPS- Sobald dieses einfache Gerät nicht aufgerufen wird, kann es unterbrechungsfrei liefern Energieversorgung an Orten von besonderer Bedeutung. Zu diesen Einrichtungen gehören vor allem Kernkraftwerke, Ölförderanlagen, Ölraffineriekomplexe und Einrichtungen der sozialen Infrastruktur.

Ebenso wichtig ist unterbrechungsfreie Stromversorgung und zu Hause: Der effiziente Betrieb von lokalen Computernetzwerken und Personalcomputern hängt direkt vom Strom ab. Bei Stromausfällen oder wenn es vollständig ausgeschaltet ist, kann der Computer mehrere zehn Minuten lang arbeiten, was ausreicht, um die erforderlichen Daten zu speichern und den Computer sicher herunterzufahren.

Es ist klar, dass UPS-Preise für einen Computer u UPS-Preise für große Produktion werden sich voneinander unterscheiden. Daher wählen UPS/UPS, müssen Sie über bestimmte Arten solcher Geräte Bescheid wissen.

Klassifizierung und Typen von USV

Basierend auf verschiedenen Parametern, UPS normalerweise in mehrere Typen unterteilt. Wenn Leistung als bestimmender Faktor verwendet wird UPS, dann stechen unter ihnen Geräte mit hoher, mittlerer und niedriger Leistung hervor. Die eine oder andere Leistungsklasse wird für verschiedene Zwecke verwendet, und es ist klar, dass die Verwendung einer Leistung von mehreren hundert Watt für einen einzelnen Computer zu Hause nicht ganz angemessen sein wird.

Ein weiterer klassifizierender Parameter, der Typen definiert UPS, wird es als das Funktionsprinzip der unterbrechungsfreien Stromversorgungssysteme selbst angesehen. Aus diesem Grund die Kategorien UPS als online (online), offline (offline) und linear-interaktiv (line-interaktiv).

Offline unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem stellt im Normalbetrieb die Verbindung zum Hauptversorgungsnetz her. Im Notfallmodus wird die Stromversorgung auf Backup-Quellen umgeschaltet, in diesem Fall Batterien. Hauptvorteil UPS Offline-Typ bleibt seine Einfachheit in der Ausführung und Unprätentiösität in der Arbeit.

Linie interaktiv UPS Zusätzlich zum Schaltgerät enthalten sie einen Eingangsspannungsstabilisator. Also unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem dieser Art bietet nicht nur autonome Stromversorgung Geräte bei Stromausfall, sondern schützt auch vor Unter- oder Überspannung ohne generelles Umschalten in den Notbetrieb.

Online unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem nach dem Prinzip der doppelten Spannungswandlung aufgebaut. Die am Eingang zugeführte Wechselspannung wird mit Hilfe eines Gleichrichters in eine konstante Spannung umgewandelt und mit Hilfe eines Wechselrichters wieder in eine Wechselspannung umgewandelt. All dies trägt zum Aufbau einer stabilen Ausgangsspannung bei und dämpft auch die Störungen der Hauptstromversorgung.

Anforderungen an die Stromqualität sind gesetzlich durch staatliche Standards und recht strenge Standards vorgegeben. Energieversorgungsunternehmen unternehmen große Anstrengungen, um sie einzuhalten, aber sie werden nicht immer umgesetzt.

In unseren Wohnungen und in der Produktion entstehen regelmäßig:

vollständige Stromausfälle auf unbestimmte Zeit;

aperiodische kurzzeitige (10÷100 ms) Hochspannungsimpulse (bis 6 kV);

Überspannungen und Spannungsabfälle mit unterschiedlicher Dauer;

Überlagerungen von hochfrequentem Rauschen;

Frequenz driftet.

Alle diese Probleme wirken sich nachteilig auf den Betrieb von Haushalts- und Büroverbrauchern von Elektrizität aus. Besonders betroffen von der Qualität der Stromversorgung sind Mikroprozessoren und Computergeräte, die nicht nur ausfallen, sondern auch ihre Leistung vollständig verlieren können.

Zweck und Arten von unterbrechungsfreien Stromversorgungen

Um die Risiken von Stromversorgungsausfällen zu verringern, werden Backup-Geräte verwendet, die allgemein als unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV) oder USV (abgeleitet von der Abkürzung des englischen Ausdrucks „Unterbrechungsfreie Stromversorgung“) bezeichnet werden.

Sie werden mit unterschiedlichen Designs hergestellt, um den spezifischen Bedürfnissen des Verbrauchers gerecht zu werden. Leistungsstarke USVs mit Heliumbatterien können zum Beispiel die Stromversorgung einer ganzen Hütte für mehrere Stunden unterstützen.

Ihre Batterien werden von einer Stromleitung, einer Windkraftanlage oder anderen Energieträgern über einen Wechselrichter-Gleichrichter aufgeladen. Sie speisen auch die elektrischen Verbraucher des Ferienhauses.

Wenn die externe Quelle ausgeschaltet wird, werden die Batterien auf die mit ihrem Netzwerk verbundene Last entladen. Je größer die Kapazität der Batterie und je niedriger der Strom ihrer Entladung, desto länger arbeiten sie.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen mittlerer Leistung können Raumklimakontrollsysteme und ähnliche Geräte unterstützen.

Gleichzeitig können die einfachsten USV-Modelle nur das Notabschaltprogramm des Computers abschließen. Gleichzeitig wird die Dauer des gesamten Arbeitsprozesses 9÷15 Minuten nicht überschreiten.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen für Computer sind:

eingebaut in den Körper des Geräts;

extern.

Die ersten Designs sind in Laptops, Netbooks, Tablets und ähnlichen mobilen Geräten üblich, die von einem eingebauten Akku gespeist werden, der mit einem Leistungs- und Lastschaltkreis ausgestattet ist.

Laptop Batterie mit eingebautem Controller ist eine unterbrechungsfreie Stromversorgung. Seine Schaltung schützt Betriebsmittel automatisch vor Stromausfällen.

Äußere Strukturen der USV, die für die normale Fertigstellung von Desktop-Computerprogrammen entwickelt wurden, werden in einer separaten Einheit hergestellt.

Sie werden über ein Netzteil an eine Steckdose angeschlossen. Nur die Geräte, die für den Betrieb von Programmen verantwortlich sind, werden von ihnen mit Strom versorgt:

Systemeinheit mit angeschlossener Tastatur;

Monitor, der laufende Prozesse anzeigt.

Andere Peripheriegeräte: Scanner, Drucker, Lautsprecher und andere Geräte von UPS werden nicht mit Strom versorgt. Andernfalls nehmen Programme beim Absturz einen Teil der in den Batterien gespeicherten Energie auf.

Optionen zum Erstellen von USV-Arbeitsdiagrammen

Computer- und Industrie-USVs werden nach drei Hauptoptionen hergestellt:

redundante Stromversorgung;

interaktives Schema;

Doppelwandlung von Strom.

Mit der ersten Methode Backup-Schema, bezeichnet mit den englischen Begriffen "Standby" oder "Off-Line", wird die Spannung aus dem Netzwerk über die USV an den Computer geliefert, in der elektromagnetische Störungen durch eingebaute Filter eliminiert werden. Auch hier ist er verbaut, dessen Kapazität durch den vom Controller geregelten Ladestrom unterstützt wird.

Wenn die externe Stromversorgung verschwindet oder die etablierten Standards überschreitet, leitet der Controller die Energie der Batterie zur Stromversorgung der Verbraucher. Um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, wird ein einfacher Wechselrichter angeschlossen.

Vorteile des USV-Standby

Unterbrechungsfreie Offline-Stromversorgungen sind hocheffizient, wenn sie mit Strom versorgt werden, arbeiten leise, geben wenig Wärme ab und sind relativ billig.

Mängel

USV-Standby zeichnet sich aus:

langer Übergang in den Batteriebetrieb 4÷13 ms;

verzerrte Form des vom Wechselrichter erzeugten Ausgangssignals in Form eines Mäanders und nicht einer harmonischen Sinuswelle;

Mangel an Spannungs- und Frequenzanpassung.

Solche Geräte sind am häufigsten auf Personalcomputern zu finden.

Interaktiver USV-Schaltkreis

Sie werden mit dem englischen Begriff „Line-Interactive“ bezeichnet. Sie werden nach dem vorherigen, aber komplizierteren Schema durchgeführt, indem ein Spannungsstabilisator mit einem Spartransformator mit Stufenregelung eingebaut wird.

Dies bietet eine Anpassung der Ausgangsspannung, aber sie sind nicht in der Lage, die Frequenz des Signals zu steuern.

Die Rauschfilterung im Normalmodus und das Umschalten auf Wechselrichterstrom bei Unfällen erfolgt gemäß den USV-Standby-Algorithmen.

Durch Hinzufügen eines Spannungsstabilisators verschiedener Modelle mit Steuermethoden konnten Wechselrichter mit einer Wellenform nicht nur eines Mäanders, sondern auch einer Sinuskurve erstellt werden. Eine geringe Anzahl von auf Relaisschaltung basierenden Regelstufen erlaubt jedoch nicht die Realisierung vollständiger Stabilisierungsfunktionen.

Dies gilt insbesondere für günstige Modelle, die beim Umschalten auf Akkubetrieb nicht nur die Frequenz über den Nennwert hinaus überschätzen, sondern auch die Form der Sinuskurve verfälschen. Die Störeinkopplung erfolgt durch einen eingebauten Transformator, in dessen Kern Hystereseprozesse ablaufen.

In teuren Modellen arbeiten Wechselrichter an Halbleiterschaltern. Line-Interactive-USVs sind beim Umschalten auf Batteriebetrieb schneller als Offline-USVs. Es wird durch den Betrieb von Synchronisationsalgorithmen zwischen der Eingangsspannung und den Ausgangssignalen bereitgestellt. Aber gleichzeitig wird die Effizienz teilweise unterschätzt.

Die Line-Interactive USV kann nicht verwendet werden, um Asynchronmotoren zu versorgen, die massiv an allen Haushaltsgeräten installiert sind, einschließlich Heizungsanlagen. Mit ihnen werden Geräte betrieben, bei denen der Strom gleichzeitig gefiltert und gleichgerichtet wird: Computer und Unterhaltungselektronik.

USV mit doppelter Umwandlung

Diese USV-Schaltung ist nach dem englischen Ausdruck „Online“ benannt und funktioniert mit Geräten, die eine qualitativ hochwertige Stromversorgung erfordern. Es erzeugt eine doppelte Stromumwandlung, wenn die sinusförmigen Oberwellen des Wechselstroms vom Gleichrichter ständig in einen konstanten Wert umgewandelt werden, der durch den Wechselrichter geleitet wird, um am Ausgang eine wiederholte Sinuskurve zu erzeugen.

Hier ist die Batterie ständig mit dem Stromkreis verbunden, wodurch ihr Schalten entfällt. Dieses Verfahren eliminiert praktisch die Vorbereitungszeit der unterbrechungsfreien Stromversorgung für das Umschalten.

Der Betrieb der USV Online je nach Batteriezustand kann in drei Phasen unterteilt werden:

Ladestufe;

Wartezustand;

Entladung auf den Computer.

Ladezeitraum

Die Eingangs- und Ausgangskreise der Sinuswelle werden durch den USV-internen Schalter unterbrochen.

Die an den Gleichrichter angeschlossene Batterie erhält Ladeenergie, bis ihre Kapazität auf optimale Werte wiederhergestellt ist.

Bereitschaftszeit

Nach dem Ende der Batterieladung schließt die Automatisierung der unterbrechungsfreien Stromversorgung den internen Schalter.

Die Batterie behält einen pufferbereiten Zustand bei.

Entladezeit

Die Batterie wird automatisch umgeschaltet, um die Computerstation mit Strom zu versorgen.

Unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit doppelter Umwandlung haben aufgrund des Energieverbrauchs für die Erzeugung von Wärme und Rauschen einen geringeren Wirkungsgrad im Line-Modus als andere Modelle. Aber in komplexen Strukturen werden Techniken eingesetzt, um die Effizienz zu steigern.

UPS Online ist in der Lage, nicht nur die Höhe der Spannung, sondern auch ihre Schwingungsfrequenz zu korrigieren. Dies unterscheidet sie von früheren Modellen und ermöglicht den Einsatz zum Antrieb verschiedener komplexer Geräte mit Asynchronmotoren. Die Kosten für solche Geräte sind jedoch viel höher als bei früheren Modellen.

UPS-Zusammensetzung

Je nach Art des Betriebskreises enthält das unterbrechungsfreie Stromversorgungs-Kit:

Akkumulatoren zum Speichern von elektrischer Energie;

Aufrechterhaltung der Batterieleistung;

Sinus-Wechselrichter,

Prozesssteuerungsschema;

Software.

Für den Fernzugriff auf das Gerät kann ein lokales Netzwerk genutzt und die Zuverlässigkeit der Schaltung durch Redundanz erhöht werden.

Einige unterbrechungsfreie Stromversorgungen verwenden den "Bypass"-Modus, wenn die Last durch eine gefilterte Netzspannung ohne den Betrieb des Hauptstromkreises des Geräts versorgt wird.

Ein Teil der USV verfügt über einen von der Automatisierung gesteuerten Stufenspannungsregler "Booster".

Je nach Bedarf für komplexe technische Lösungen können unterbrechungsfreie Stromversorgungen mit zusätzlichen Sonderfunktionen ausgestattet werden.

Bevor Sie eine neue USV kaufen, sollten Sie sich mit einigen der "internen" Aspekte ihres Betriebs vertraut machen. Und damit die unterbrechungsfreie Stromversorgung Ihnen so lange wie möglich dient und Sie das Beste aus Ihrer Investition machen, versuchen Sie, die folgenden Tipps zu befolgen.

Welche Batterien werden in der USV verwendet?

Alle von APC (und anderen bekannten großen USV-Herstellern) hergestellten USVs verwenden Blei-Säure-Batterien, die den meisten gängigen Autobatterien sehr ähnlich sind. Der Unterschied liegt darin, dass, wenn wir einen solchen Vergleich anstellen, die von APC verwendeten Batterien mit der gleichen Technologie hergestellt werden wie die teuersten Autobatterien, die heute erhältlich sind: Der darin enthaltene Elektrolyt ist in einem gelartigen Zustand und nicht Verschütten, wenn das Gehäuse beschädigt ist; Die Batterie ist versiegelt, bedarf also keiner Wartung, gibt während des Betriebs keine schädlichen und explosiven Gase (Wasserstoff) ab, sie kann nach Belieben „umgedreht“ werden, ohne dass das Elektrolyt verschüttet wird.

Wie lange halten USV-Batterien?

Auch wenn verschiedene USVs scheinbar dieselbe Batterietechnologie verwenden, variiert die Batterielebensdauer der USV stark zwischen den Herstellern. Dies ist für Benutzer sehr wichtig, da der Batteriewechsel teuer ist (bis zu 30 % der ursprünglichen Kosten der USV). Ein Batterieausfall verringert die Systemeffizienz und ist eine Quelle von Ausfallzeiten und unnötigen Kopfschmerzen. Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Batteriezuverlässigkeit. Tatsache ist, dass die natürlichen Prozesse, die die Batteriealterung verursachen, stark von der Temperatur abhängig sind. Ausführliche Testdaten der Batteriehersteller zeigen, dass sich die Batterielebensdauer pro 10 °C Temperaturanstieg um 10 % verringert. Das bedeutet, dass die USV so ausgelegt sein sollte, dass die Batterieerwärmung minimiert wird. Alle Online-USVs und Online-Hybride laufen heißer als redundante oder Line-Interactive-USVs (weshalb der Lüfter zuerst benötigt wird). Dies ist der Hauptgrund, warum Standby- und Line-Interactive-USVs weniger Batteriewechsel erfordern als Online-USVs.

Sollte ich bei der Auswahl einer USV auf das Design des Ladegeräts achten?

Das Ladegerät ist ein wichtiger Bestandteil der USV. Die Ladebedingungen der Batterien haben einen erheblichen Einfluss auf deren Lebensdauer. Die Lebensdauer der USV-Batterie wird maximiert, wenn sie kontinuierlich von einem Konstantspannungs- oder Erhaltungsladegerät geladen wird. Tatsächlich ist die Lebensdauer eines Akkus viel länger als die einer einfachen Lagerung. Denn durch ständiges Nachladen werden einige der natürlichen Alterungsprozesse ausgesetzt. Daher ist es notwendig, die Batterie aufzuladen, selbst wenn die USV ausgeschaltet ist. In vielen Fällen wird die USV regelmäßig ausgeschaltet (wenn die geschützte Last ausgeschaltet ist, besteht keine Notwendigkeit, die USV eingeschaltet zu lassen, da sie auslösen und unerwünschten Batterieverschleiß verursachen kann). Viele USVs auf dem Markt bieten nicht die wichtige Funktion des kontinuierlichen Aufladens.

Beeinflusst die Spannung die Zuverlässigkeit?

Batterien bestehen aus einzelnen Zellen mit jeweils etwa 2 Volt. Um eine Batterie mit höherer Spannung zu erzeugen, werden einzelne Zellen in Reihe geschaltet. Eine 12-Volt-Batterie hat sechs Zellen, eine 24-Volt-Batterie hat 12 Zellen und so weiter. Bei der Erhaltungsladung der Batterie wie bei USV-Anlagen werden die einzelnen Zellen gleichzeitig geladen. Aufgrund der unvermeidlichen Parameterstreuung nehmen einige Elemente einen größeren Anteil an der Ladespannung ein als andere. Dies verursacht eine vorzeitige Alterung solcher Elemente. Die Zuverlässigkeit einer Gruppe von in Reihe geschalteten Elementen wird durch die Zuverlässigkeit des am wenigsten zuverlässigen Elements bestimmt. Wenn daher eine der Zellen ausfällt, fällt die Batterie als Ganzes aus. Es ist erwiesen, dass die Geschwindigkeit von Alterungsprozessen in direktem Zusammenhang mit der Anzahl der Zellen in der Batterie steht, daher nimmt die Alterungsgeschwindigkeit mit steigender Batteriespannung zu. Die besten USV-Typen verwenden weniger, leistungsfähigere Elemente anstelle von mehr, weniger leistungsstarken Elementen, wodurch eine erhöhte Zuverlässigkeit erreicht wird. Einige Hersteller verwenden Hochspannungsbatterien, die bei einem bestimmten Leistungspegel die Anzahl der Kabelverbindungen und Halbleiter reduzieren können, wodurch die Kosten der USV gesenkt werden. Die Batteriespannung der meisten typischen USVs bei einer Leistung von etwa 1 kVA beträgt 24 ... 96 V. Bei dieser Leistung überschreiten APC-USV-Batterien, insbesondere die Smart-UPS-Familie, 24 V nicht. Niederspannungsbatterien in USVs hergestellt von APC, haben eine längere Lebensdauer als Konkurrenzgeräte. Die durchschnittliche Lebensdauer bei APC-Batterien beträgt 3-5 Jahre (abhängig von Temperatur, Häufigkeit der Entlade-/Ladezyklen), während einige Hersteller eine Lebensdauer von nur 1 Jahr angeben. Über eine USV-Lebensdauer von 10 Jahren geben Benutzer einiger Systeme doppelt so viel für Batterien aus wie für das Gerät selbst! Obwohl es für den Hersteller einfacher und billiger ist, eine USV mit Hochspannungsbatterien zu konstruieren, gibt es für den Benutzer versteckte Kosten in Form einer verkürzten USV-Lebensdauer.

Warum "Ripple"-Strom die Batterielebensdauer verkürzt

Idealerweise sollte die USV-Batterie auf Erhaltungs- oder Dauerladung gehalten werden, um die Nutzungszeit zu verlängern. In dieser Situation zieht eine voll aufgeladene Batterie eine kleine Strommenge aus dem Ladegerät, die als Schwebestrom oder Selbstladestrom bezeichnet wird. Trotz der Empfehlungen der Batteriehersteller belasten einige USV-Systeme die Batterien mit zusätzlichem Rippelstrom. Brummströme treten auf, weil der Wechselrichter, der die Last mit Wechselstrom versorgt, Gleichstromeingang verbraucht. Der am Eingang der USV befindliche Gleichrichter erzeugt immer einen pulsierenden Strom. Das Verhältnis bleibt selbst mit den fortschrittlichsten Gleichrichtungs- und Brummunterdrückungsschaltungen ungleich Null. Daher muss die parallel zum Gleichrichterausgang geschaltete Batterie in den Momenten, in denen der Strom am Gleichrichterausgang abfällt, etwas Strom abgeben und umgekehrt, um wieder aufgeladen zu werden, wenn der Strom am Gleichrichterausgang abfällt. Dies verursacht Mini-Entlade-/Ladezyklen mit einer Frequenz, die typischerweise dem Doppelten der Betriebsfrequenz der USV (50 oder 60 Hz) entspricht. Diese Zyklen verschleißen den Akku, heizen ihn auf und lassen ihn vorzeitig altern.

Bei einer USV mit einer Batterie im Standby, wie z. B. klassischem Standby, ferroresonantem Standby, leitungsinteraktiv, wird die Batterie nicht durch Brummströme beeinflusst. Die Batterie der USV ist unterschiedlich stark (je nach Ausführungsmerkmalen) online, wird aber trotzdem immer beeinträchtigt. Um herauszufinden, ob Ripple-Ströme vorhanden sind, ist es notwendig, die USV-Topologie zu analysieren. In einer Online-USV wird die Batterie zwischen dem Ladegerät und dem Wechselrichter platziert, und es treten immer Welligkeitsströme auf. Dies ist die klassische, "historisch" früheste Art von "Online-Doppelwandler"-USV. Wenn in einer Online-USV die Batterie vom Eingang des Wechselrichters durch eine Sperrdiode, einen Konverter oder einen Schalter der einen oder anderen Art getrennt ist, sollte kein Brummstrom vorhanden sein. Natürlich ist bei diesen Konstruktionen die Batterie nicht immer mit dem Stromkreis verbunden, weshalb USV mit ähnlicher Topologie üblicherweise als Hybrid bezeichnet werden.

Worauf Sie sich bei einer USV nicht verlassen können

Die Batterie ist das am wenigsten zuverlässige Element in den meisten gut konzipierten USV-Systemen. Die Architektur der USV kann jedoch die Langlebigkeit dieser kritischen Komponente beeinträchtigen. Wenn Sie die Batterie auch bei ausgeschalteter USV kontinuierlich aufladen (wie es bei allen von APC hergestellten USV der Fall ist), verlängert sich ihre Lebensdauer. Topologien mit hoher Batteriespannung sollten bei der Auswahl einer USV vermieden werden. Hüten Sie sich vor USVs, bei denen die Batterie Brummströmen oder Überhitzung ausgesetzt ist. Die meisten USV-Systeme verwenden die gleichen Batterien. Konstruktionsunterschiede zwischen USVs unterschiedlicher Systeme führen jedoch zu erheblichen Unterschieden in der Batterielebensdauer und damit in den Betriebskosten.

Laden Sie die Batterien unbedingt auf, bevor Sie zum ersten Mal eine neue USV verwenden.

Die Batterien der neuen USV verloren während des Transports und der Lagerung im Lager natürlich den größten Teil der "Werks" -Ladung. Wenn Sie die USV sofort unter Last setzen, werden die Batterien daher nicht in der Lage sein, das richtige Maß an Energieerhaltung bereitzustellen. Darüber hinaus prüft eine Selbsttestroutine, die bei jedem Einschalten der USV (außer Back-UPS) automatisch abläuft, neben anderen Diagnosen, ob die Batterie die Last bewältigen kann. Und da eine ungeladene Batterie die Last nicht bewältigen kann, wird das System wahrscheinlich melden, dass die Batterie defekt ist und ersetzt werden muss. Alles, was Sie in einer solchen Situation tun müssen, ist, die Batterien aufladen zu lassen. Lassen Sie die USV 24 Stunden lang angeschlossen. Dies ist die erste Aufladung der Akkus, dauert also länger als das übliche reguläre Aufladen, geregelt in der technischen Beschreibung. Die USV selbst ist möglicherweise ausgeschaltet. Wenn Sie die USV von einem kalten Ort hergebracht haben, lassen Sie sie mehrere Stunden bei Raumtemperatur aufwärmen.

Schließen Sie nur die Lasten an die USV an, die wirklich eine unterbrechungsfreie Stromversorgung benötigen

Der Einsatz einer USV ist nur dort gerechtfertigt, wo ein Stromausfall zu Datenverlust führen kann – in PCs, Servern, Hubs, Routern, externen Modems, Streamern, Festplatten usw. Drucker, Scanner und noch mehr Beleuchtungslampen benötigen keine USV. Was passiert, wenn der Drucker während des Druckens ausfällt? Ein Blatt Papier verdirbt - sein Wert ist nicht vergleichbar mit den Kosten einer USV. Darüber hinaus verbraucht ein Drucker, der an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossen ist, beim Umschalten auf Batteriebetrieb deren Energie und entzieht sie einem Computer, der sie wirklich benötigt. Zum Schutz vor Entladungen und Störungen von Geräten, die keine Informationen tragen, die bei einem Stromausfall verloren gehen können, ist es ausreichend, einen Netzfilter (z. B. APC Surge Arrest) zu verwenden oder bei starken Schwankungen in Netzspannung, ein Netzstabilisator.

Wenn Ihre Quelle häufig in den Batteriemodus wechselt, überprüfen Sie, ob sie richtig konfiguriert ist. Es kann sich herausstellen, dass die Ansprechschwelle oder Empfindlichkeit zu anspruchsvoll eingestellt ist.

Testen Sie die USV. Indem Sie regelmäßig den Selbsttest durchführen, können Sie immer sicher sein, dass Ihre USV voll funktionsfähig ist.

Trennen Sie die USV nicht. Schalten Sie die USV mit der Taste auf der Vorderseite aus, aber ziehen Sie das USV-Kabel nicht aus der Steckdose, es sei denn, Sie verlassen es für einen längeren Zeitraum. Auch im ausgeschalteten Zustand lädt die APC USV die Batterien.

ComputerPress 12 "1999

Mit der Entwicklung der Zivilisation beginnt sie, immer mehr Energie zu verbrauchen, insbesondere elektrische Energie - Werkzeugmaschinen, Fabriken, elektrische Pumpen, Straßenlaternen, Lampen in Wohnungen ... Das Aufkommen von Radio, Fernseher, Telefon und Computer gab der Menschheit die Möglichkeit Um den Informationsaustausch zu beschleunigen, wurde er jedoch an Stromquellen gebunden, da der Verlust von Strom heute in vielen Fällen gleichbedeutend mit dem Verlust eines Kanals für die Bereitstellung des Informationsflusses ist. Diese Situation ist besonders kritisch für eine Reihe der modernsten Industrien, insbesondere dort, wo Computernetzwerke das wichtigste Produktionswerkzeug sind.

Es wurde lange berechnet, dass nach ein paar Monaten Arbeit die Kosten der auf einem Computer gespeicherten Informationen die Kosten des PCs selbst übersteigen. Informationen sind längst zu einer Art Ware geworden – sie werden erstellt, bewertet, verkauft, gekauft, angehäuft, transformiert … und gehen manchmal aus den unterschiedlichsten Gründen verloren. Natürlich entstehen bis zur Hälfte der mit Informationsverlust verbundenen Probleme durch Software- oder Hardwarefehler in Computern. In allen anderen Fällen sind Probleme in der Regel mit einer minderwertigen Stromversorgung des Computers verbunden.

Die Sicherstellung einer qualitativ hochwertigen Stromversorgung von PC-Komponenten ist der Schlüssel zum stabilen Betrieb eines jeden Computersystems. Von Form und Qualitätsmerkmalen des Stromnetzes, von der gelungenen Auswahl der Leistungskomponenten hängt manchmal das Schicksal monatelanger Arbeit ab. Basierend auf diesen Überlegungen wurde die folgende Forschungsmethodik entwickelt, die zukünftig Grundlage für die Prüfung der qualitativen Eigenschaften von unterbrechungsfreien Stromversorgungen werden soll.

1. GOST-Bestimmungen
2. USV-Klassifizierung (Beschreibung, Diagramm)
   • Offline
   • Linie interaktiv
   • Online
   • Haupttypen nach Kapazität
3. Physik
   • A. Leistungsarten, Berechnungsformeln:
     • Sofortig
     • Aktiv
     • Reaktiv
     • Vollständig
4. Testen:
   • Zweck der Prüfung
   • Genereller Plan
   • Optionen zu prüfen
5. Beim Testen verwendete Ausrüstung
6. Literaturverzeichnis

GOST-Bestimmungen

Alles, was mit elektrischen Netzen in Russland zu tun hat, wird durch die Bestimmungen von GOST 13109-97 geregelt (angenommen vom Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification, um GOST 13109-87 zu ersetzen). Die Normen dieses Dokuments entsprechen vollständig den internationalen Normen IEC 861, IEC 1000-3-2, IEC 1000-3-3, IEC 1000-4-1 und IEC 1000-2-1, IEC 1000-2-2, veröffentlicht in hinsichtlich der elektromagnetischen Verträglichkeit in Stromversorgungssystemen und Methoden zur Messung elektromagnetischer Störungen.

Die von GOST festgelegten Standardindikatoren für Stromnetze in Russland sind die folgenden Merkmale:

• Versorgungsspannung — 220 V±10 %
• Frequenz — 50±1 Hz
• Verzerrungsfaktor der Spannungswellenform - weniger als 8% für lange Zeit und 12% für kurze Zeit

Das Dokument behandelt auch typische Stromversorgungsprobleme. Am häufigsten haben wir es mit den folgenden zu tun:

• Vollständiger Spannungsverlust im Netz (länger als 40 Sekunden keine Spannung im Netz aufgrund von Störungen in den Stromversorgungsleitungen)
• Durchhängen (ein kurzzeitiges Absinken der Spannung im Netz auf einen Wert von weniger als 80% des Nennwerts für mehr als 1 Periode (1/50 Sekunde) ist das Ergebnis des Einschaltens starker Lasten und äußert sich äußerlich als Flackern von Beleuchtungslampen) und Überspannungen (kurzzeitige Spannungserhöhungen im Netz um mehr als 110% des Nennwerts für mehr als 1 Periode (1/50 Sekunde); erscheinen, wenn eine große Last ausgeschaltet wird, äußerlich als Flackern von Beleuchtungslampen) Spannungen unterschiedlicher Dauer (typisch für Großstädte)
• Hochfrequenzrauschen - Hochfrequenzstörungen elektromagnetischen oder anderen Ursprungs, die das Ergebnis des Betriebs leistungsstarker Hochfrequenzgeräte, Kommunikationsgeräte sind
• Frequenzabweichung außerhalb des Bereichs
• Hochspannungsstöße - kurzzeitige Spannungsimpulse bis 6000 V und bis 10 ms Dauer; treten bei Gewittern auf, als Folge statischer Elektrizität, aufgrund des Funkenschlags von Schaltern, haben keine äußeren Manifestationen
• Frequenzauslauf - eine Frequenzänderung von 3 oder mehr Hz gegenüber dem Nennwert (50 Hz), die während eines instabilen Betriebs der Stromquelle auftritt, erscheint möglicherweise nicht nach außen.

All diese Faktoren können zum Ausfall ziemlich "dünner" Elektronik und, wie so oft, zu Datenverlust führen. Doch längst hat man gelernt, sich zu wehren: Netzspannungsfilter, die Überspannungen „löschen“, Dieselgeneratoren, die Anlagen bei Stromausfall „weltweit“ mit Strom versorgen, und schließlich unterbrechungsfreie Stromversorgungen sind das Hauptwerkzeug B. zum Schutz von persönlichen PCs, Servern, Nebenstellenanlagen usw. Nur die letzte Kategorie von Geräten wird besprochen.
USV-Klassifizierung

USVs können nach verschiedenen Kriterien „getrennt“ werden, insbesondere nach Leistung (bzw. Umfang) und nach Betriebsart (Architektur / Gerät). Beide Methoden sind eng miteinander verwandt. Nach Leistung werden USVs unterteilt in

1. Unterbrechungsfreie Stromversorgungen geringer Strom(mit Gesamtleistung 300, 450, 700, 1000, 1500 VA, bis 3000 VA - auch online)
2. Kleine und mittlere Leistung(bei Gesamtleistung 3–5 kVA)
3. Mittlere Leistung(bei Gesamtleistung 5-10 kVA)
4. große Macht(mit Gesamtleistung 10-1000 kVA)

Basierend auf dem Funktionsprinzip der Geräte werden derzeit in der Literatur zwei Arten der Klassifizierung von unterbrechungsfreien Stromversorgungen verwendet. Gemäß dem ersten Typ werden USVs in zwei Kategorien unterteilt: online und offline, die wiederum unterteilt sind in Reservieren und Line-interaktiv.

Gemäß dem zweiten Typ werden USVs in drei Kategorien unterteilt: Reservieren (Offline oder Standby), Line-interaktiv (line-interaktiv) und Doppelwandler-USV (online).

Wir verwenden die zweite Art der Klassifizierung.

Beginnen wir mit dem Unterschied zwischen USV-Typen. Backup-Typ-Quellen hergestellt nach dem Schema mit einem Schaltgerät, das im Normalbetrieb den Anschluss der Last direkt an das externe Versorgungsnetz ermöglicht und im Notfall auf Batteriestrom umschaltet. Der Vorteil dieses USV-Typs ist seine Einfachheit, der Nachteil ist die Umschaltzeit ungleich Null auf Batteriebetrieb (ca. 4 ms).

Line Interactive USV hergestellt gemäß der Schaltung mit einem Schaltgerät, ergänzt durch einen Eingangsspannungsstabilisator auf Basis eines Spartransformators mit geschalteten Wicklungen. Der Hauptvorteil solcher Geräte ist der Schutz der Last vor Über- oder Unterspannung, ohne in den Notbetrieb zu gehen. Der Nachteil solcher Geräte ist auch eine von Null verschiedene (ca. 4 ms) Umschaltzeit auf Batterien.

USV mit doppelter Umwandlung Spannung unterscheidet sich darin, dass die in den Eingang eintretende Wechselspannung zunächst durch den Gleichrichter in Gleichspannung und dann – mit Hilfe des Wechselrichters – wieder in Wechselspannung umgewandelt wird. Der Akkumulator ist permanent mit Gleichrichterausgang und Wechselrichtereingang verbunden und speist diesen im Notbetrieb. Somit wird unabhängig von Schwankungen der Eingangsspannung eine ausreichend hohe Stabilität der Ausgangsspannung erreicht. Zudem werden Störungen und Störungen, die im Versorgungsnetz reichlich vorhanden sind, effektiv unterdrückt.

In der Praxis verhalten sich USVs dieser Klasse beim Anschluss an das Wechselstromnetz wie eine lineare Last. Der Vorteil dieses Designs kann als Null-Umschaltzeit auf Batterieleistung angesehen werden, ein Minus ist eine Verringerung des Wirkungsgrads aufgrund von Verlusten während einer doppelten Spannungsumwandlung.

Physik

In allen Fachbüchern der Elektrotechnik werden vier Leistungsarten unterschieden: sofortig, aktiv, reaktiv und Komplett. Sofortige Kraft errechnet sich als Produkt aus dem Momentanwert der Spannung und dem Momentanwert des Stroms für einen willkürlich gewählten Zeitpunkt, d.h

Da in einem Stromkreis mit Widerstand r u=ir, dann

Die über die Periode gemittelte Leistung P der betrachteten Schaltung ist gleich dem konstanten Anteil der Momentanleistung

Die durchschnittliche Wechselstromleistung über einen Zeitraum wird genannt aktiv . Die Einheit der Wirkleistung Volt-Ampere heißt Watt (W).

Dementsprechend wird der Widerstand r als aktiv bezeichnet. Da U = Ir, dann

Üblicherweise wird unter Wirkleistung die Leistungsaufnahme des Gerätes verstanden.

Blindleistung - ein Wert, der die Belastungen charakterisiert, die in elektrischen Geräten durch Energieschwankungen des elektromagnetischen Feldes entstehen. Bei einem sinusförmigen Strom ist er gleich dem Produkt aus Effektivstrom und Spannung und dem Sinus des Phasenwinkels zwischen ihnen.

Volle Kraft - von der Last aufgenommene Gesamtleistung (sowohl aktive als auch reaktive Komponenten werden berücksichtigt). Berechnet als Produkt der Effektivwerte von Eingangsstrom und -spannung. Die Maßeinheit ist VA (Volt-Ampere). Für einen sinusförmigen Strom ist

Fast jedes Elektrogerät hat ein Etikett, auf dem entweder die Gesamtleistung des Gerätes oder die Wirkleistung angegeben ist.
Testen

Der Hauptzweck des Testens- um das Verhalten der getesteten USV unter realen Bedingungen zu demonstrieren, um eine Vorstellung von zusätzlichen Merkmalen zu geben, die sich nicht in der allgemeinen Dokumentation für die Geräte widerspiegeln, in der Praxis, um den Einfluss verschiedener Faktoren auf den Betrieb der USV zu bestimmen und möglicherweise, um bei der Auswahl der einen oder anderen unterbrechungsfreien Stromversorgung zu helfen.

Trotz der Tatsache, dass es derzeit viele Empfehlungen für die Auswahl einer USV gibt, erwarten wir, dass wir beim Testen erstens eine Reihe zusätzlicher Parameter berücksichtigen, an denen Sie vor dem Kauf von Geräten interessiert sein sollten, und zweitens, falls erforderlich, den Satz anpassen ausgewählte Methoden und Parameter testen und eine Basis für zukünftige Analysen des gesamten Leistungspfades von Systemen entwickeln.

Der allgemeine Testplan sieht wie folgt aus:

• Festlegen einer Geräteklasse
• Angabe der vom Hersteller erklärten Eigenschaften
• Beschreibung des Lieferumfangs (Anwesenheit Handbuch, Zusatzkabel, Software)
• Kurze Beschreibung des Aussehens der USV (auf dem Bedienfeld platzierte Funktionen und Liste der Anschlüsse)
• Art der Batterien (Angabe der Kapazität der Batterien, gewartet / wartungsfrei, Name, evtl. Austauschbarkeit, Anschlussmöglichkeit weiterer Batteriepacks)
• Testkomponente "Energie".

Während des Tests ist geplant, die folgenden Parameter zu überprüfen:

• Der Eingangsspannungsbereich, in dem die USV am Netz betrieben wird, ohne auf Batterien umzuschalten. Ein größerer Eingangsspannungsbereich reduziert die Anzahl der USV-Umschaltungen auf die Batterie und verlängert die Batterielebensdauer
• Umschaltzeit auf Batteriebetrieb. Je kürzer die Übertragungszeit ist, desto geringer ist das Ausfallrisiko der Last (über die USV angeschlossenes Gerät). Die Dauer und Art des Schaltvorgangs bestimmen weitgehend die Möglichkeit der normalen Fortsetzung des Betriebs des Geräts. Für eine Computerlast beträgt die zulässige Stromunterbrechungszeit 20–40 ms.
• Wechseln Sie zur Batteriewellenform
• Umschaltzeit von Batterie auf externe Stromversorgung
• Oszillogramm des Umschaltens von Batterie auf externe Stromversorgung
• Offline-Zeit. Dieser Parameter wird allein durch die Kapazität der in der USV verbauten Batterien bestimmt, die wiederum mit der maximalen Ausgangsleistung der USV ansteigt. Um zwei moderne SOHO-Computer einer typischen Konfiguration für 15–20 Minuten mit autonomer Stromversorgung zu versorgen, sollte die maximale Ausgangsleistung der USV etwa 600–700 VA betragen.
• Ausgangsspannungseinstellungen für Batteriebetrieb
• Die Form des Impulses zu Beginn der Entladung der Batterie
• Impulsform am Ende der Batterieentladung
• Ausgangsspannungsbereich der USV, wenn sich die Eingangsspannung ändert. Je schmaler dieser Bereich ist, desto weniger ändert sich die Auswirkung der Eingangsspannung auf die versorgte Last.
• Stabilisierung der Ausgangsspannung
• Ausgangsspannungsfilterung (falls vorhanden)
• USV-Verhalten bei Ausgangsüberlastung
• USV-Verhalten bei Lastverlust
• Berechnung der USV-Effizienz. Definiert als das Verhältnis der Ausgangsleistung des Geräts zur Leistungsaufnahme aus dem Netzteil
• Nichtlinearer Verzerrungskoeffizient, der den Grad der Differenz zwischen der Spannungs- oder Stromwellenform von einer Sinuskurve charakterisiert
  • 0% - sinusförmig
  • 3% - Verzerrung ist für das Auge nicht wahrnehmbar
  • 5% - für das Auge sichtbare Verzerrung
  • bis zu 21% - trapezförmige oder gestufte Wellenform
  • 43% - das Signal ist rechteckig

Ausrüstung

Beim Testen werden wir keine echten Workstations und Server verwenden, sondern gleichwertige Lasten, die ein stabiles Verbrauchsmuster und einen Stromverbrauchsfaktor nahe 1 aufweisen. Das folgende Set wird derzeit als die Hauptausrüstung betrachtet, die während des Tests verwendet wird:

Literaturverzeichnis

1. GOST 721-77 Stromversorgungssysteme, Netze, Quellen, Konverter und Empfänger elektrischer Energie. Nennspannungen über 1000 V
2. GOST 19431-84 Energie und Elektrifizierung. Begriffe und Definitionen
3. GOST 21128-83 Stromversorgungssysteme, Netze, Quellen, Konverter und Empfänger elektrischer Energie. Nennspannungen bis 1000 V
4. GOST 30372-95 Elektromagnetische Verträglichkeit technischer Mittel. Begriffe und Definitionen
5. Theoretische Elektrotechnik, hg. 9., korrigiert, M.-L., Energia-Verlag, 1965
6. Werbematerialien des Unternehmens
7. Internet-Ressource

Um sicherzustellen, dass Ihre unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) so lange wie möglich hält und ihre Anschaffung spürbare Vorteile bringt, befolgen Sie die nachstehenden Tipps zur Pflege, zum Anschluss und zur Wartung der USV.

Nachdem Sie sich für die Frage entschieden haben, welche USV besser ist, und den lang ersehnten Kauf ausgepackt haben, beeilen Sie sich nicht, ihn sofort anzuschließen. Batterien müssen vollständig aufgeladen werden, bevor eine neue USV zum ersten Mal verwendet wird. Wenn eine neue Quelle sofort unter Last gesetzt wird, werden ihre Batterien nicht in der Lage sein, die Energie zu liefern, die sie benötigt, um sie mit Strom zu versorgen.

Abbildung 1 APC Back-UPS CS-500 Paketinhalt

Der Selbsttest, der beim Einschalten automatisch abläuft (außer bei Back-UPS-Modellen), prüft, ob die Batterie der Last standhalten kann. Falls die Batterie nicht aufgeladen wird, kann die USV melden, dass die Batterie defekt ist und ersetzt werden muss. In diesem Fall müssen Sie nur die Batterien aufladen. Verbinden Sie dazu das Gerät mit dem Netzwerk und lassen Sie es 24 Stunden eingeschaltet.

Das erstmalige Aufladen der Akkus dauert etwas länger als das normale Aufladen. Beim ersten Aufladen kann die USV deaktiviert sein. Einige USVs, wie die des Herstellers APC, können unabhängig davon, ob die Quelle eingeschaltet ist oder nicht, über das Stromnetz geladen werden.

Schließen Sie nur die Geräte an die Stromquelle an, die wirklich eine unterbrechungsfreie Stromversorgung benötigen.

Wenn das Gerät von einem kalten Ort gebracht wurde, ist es notwendig, es etwa zwei Stunden bei Raumtemperatur aufwärmen zu lassen.

Die Anschaffung einer unterbrechungsfreien Stromversorgung ist nur dann gerechtfertigt, wenn durch einen Stromausfall wichtige Daten verloren gehen. Unter den Geräten, die eine USV benötigen: Server, PCs, Router, Hubs, Streamer, externe Modems usw.

Abbildung 2. Anschlussschema von Kommunikationsgeräten

Scanner, Drucker und Beleuchtungsgeräte sollten nach eigenem Ermessen an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossen werden. Wenn sich der Drucker während des Druckens ausschaltet, verschlechtert sich einfach ein Blatt Papier, aber der an eine unterbrechungsfreie Stromversorgung angeschlossene Drucker verbraucht zum Zeitpunkt des Umschaltens auf Batteriebetrieb seine Energie vollständig selbst und entzieht somit dem Computer, der sich darin befindet dringend schutzbedürftig. Schließen Sie daher Peripheriegeräte nur dann an die USV an, wenn Sie sicher sind, dass die Batterieleistung ausreicht, um alle Geräte mit Strom zu versorgen.

Abbildung 3. Anschlussdiagramm der USV an den Computer

Wenn Sie Geräte vor Interferenzen oder Entladungen schützen müssen, die keine wichtigen Informationen enthalten, reicht es aus, einen Überspannungsschutz wie Surge Arrest oder einen Überspannungsschutz wie Line-R zu verwenden.

Überlasten Sie niemals die unterbrechungsfreie Stromversorgung. Wählen Sie ein USV-Modell, dessen Leistung nicht geringer ist als die Gesamtleistung der Last. Vergessen Sie nicht den Unterschied zwischen Volt-Ampere und Watt! Schließen Sie unbedingt ein geerdetes Gerät an, da sonst die Entstörleistung reduziert wird. Schalten Sie die USV nur mit der Taste auf der Frontplatte aus. Ziehen Sie das Netzkabel nur ab, wenn Sie Ihr Zuhause oder Büro für längere Zeit verlassen müssen. Viele Quellen sind in der Lage, Batterien auch im ausgeschalteten Zustand aufzuladen.

Die meisten USVs entscheiden selbst, wann auf Batterie umgeschaltet wird. Wenn Ihre Quelle jedoch ständig auf Batteriebetrieb umschaltet, lohnt es sich, ihre Einstellungen zu überprüfen. Möglicherweise ist die Empfindlichkeit des Geräts oder dessen Schwellenwert zu hoch eingestellt. Vergessen Sie nicht, Ihr Gerät regelmäßig zu testen. Durch das Selbsttestverfahren können Sie sicher sein, dass die USV korrekt funktioniert und jederzeit betriebsbereit ist.