Zařízení a stroje, které denně používáme, závisí na stabilním napájení. Některá zařízení, i když nejsou neustále napájena ze sítě, je stále třeba dobíjet. V případě výpadku proudu nebo přepětí je pomůže ochránit zařízení, jako je nepřerušitelný zdroj napájení. Jednoduše si vysvětlíme, k čemu slouží UPS, jak je navržen a jak funguje.
Co je UPS
Zdroj nepřerušitelného napájení (UPS) je zařízení, které podporuje provoz zařízení a strojů během výpadků nebo přepětí proudu. Jakmile dojde k výpadku napájení, UPS se během několika sekund přepne na vestavěnou nebo přídavnou baterii a pokračuje v napájení všech připojených zařízení.
Nepřerušitelný zdroj napájení bez baterie 800 V 0,67 kVA
Nepřerušitelný zdroj napájení bez baterie 300 V 0,25 kVA
Baterie Delta 12V 5Ah
Baterie Delta 12V 9Ah
Baterie Delta 12V 17Ah
Baterie Delta 12V 100Ah
Baterie Delta 12V 200Ah
Proč potřebujete UPS?
Účelem UPS je zajistit nepřetržitý provoz zařízení i při odpojení napájení. Umožní vám například uložit soubor do počítače a správně vypnout zařízení. S výkonným UPS bude řada zařízení, jako je plynový kotel nebo monitorovací systémy, schopna fungovat bez elektřiny ještě několik hodin.
Kromě toho je pro následující úkoly potřeba nepřerušitelný zdroj napájení:
- ochrana zařízení před poškozením a poruchami v důsledku přepětí, zkratů nebo rušení v síti
- udržování stabilního výstupního napětí, díky kterému všechna připojená zařízení fungují správně a bez poruch
Hlavní funkce a vlastnosti UPS
Kromě nepřerušitelného napájení elektrických spotřebičů je většina UPS vybavena dalšími funkcemi:
- Filtrace proudu, snížení frekvenčního a impulzního rušení. Snižuje riziko poruch a selhání zařízení. Frekvenční rušení se v síti objevuje při zapínání nebo vypínání elektrických spotřebičů a nepředstavuje pro zařízení zvláštní hrozbu. U impulzního rušení je situace zcela jiná: vzniká v důsledku přepětí, trvá zlomek sekundy, ale může vést k požáru elektrického vedení.
- „Studený start“. Zdroje nepřerušitelného napájení s touto funkcí se spouštějí bez připojení k síti a krátkodobě fungují jako generátor pro zařízení.
- Řízení stavu napájení. Některé UPS mají na skříni digitální displej, který zobrazuje provozní parametry: spotřebu energie, hodnotu napětí atd.
Mnoho UPS je také vybaveno časovačem, který umožňuje nastavit čas zapnutí a vypnutí zařízení. A možnost připojení k počítači přes USB umožňuje ovládat UPS na dálku.
Vstupní a výstupní napětí, úroveň nabití baterie na obrazovce UPS. Zdroj: shutterstock.com
Hlavní vlastnosti nepřerušitelných zdrojů napájení:
- Výkon. Hlavní parametr, který určuje, kolik zařízení lze k UPS připojit. Pro výpočet se obvykle sečte výkon všech zařízení, která budou připojena, a poté se přidá 25–30 %.
- Rychlost přepínání baterií. Je to jednoduché: čím rychleji se baterie připojí, tím lépe.
- Tvar výstupního signálu. Signál může být upraveno nebo sinusoidálníNepřerušitelné zdroje napájení prvního typu jsou levnější, jsou vhodné pouze pro zařízení s pulzním napájením, například pro notebooky. U zařízení s citlivou elektronikou je vyžadován sinusový signál.
- Doba provozu v autonomním režimu. Čím nižší je zátěž, tím déle může zařízení pracovat. Parametr také závisí na kapacitě a typu baterie.
- Funkce automatické korekce napětí (obvykle je toto dekódování v návodu označeno jako AVR). Její přítomnost umožňuje zařízení normálně fungovat během přepětí. Zároveň se nepřerušitelný zdroj napájení nepřepne na provoz z baterie.
- Nabíjecí proud (měřeno v A). Čím vyšší proud, tím rychleji se baterie nabije.
Jak správně připojit stabilizátor napětí
Princip fungování a konstrukce UPS
Existují tři typy nepřerušitelných zdrojů napájení, které se liší konstrukcí a principem fungování:
- rezerva (nazývaná také offline)
- linkově interaktivní
- dvojitá konverze, online
Záložní UPS vypadá jako přepěťová ochrana. Line-interactive a online modely vypadají jako systémová jednotka počítače. Jejich tělo obsahuje tlačítka napájení nebo ovládací panel, indikátory, zásuvky a další konektory pro připojení elektrických spotřebičů.
Konstrukce nepřerušitelného zdroje napájení je poměrně jednoduchá:
- Baterie (AKB). Toto je hlavní prvek, kde se energie „ukládá“. Obvykle se používají olověné nebo lithium-iontové baterie. Nejjednodušší UPS mají jednu baterii, zatímco výkonné modely jich mohou mít několik. Pro prodloužení životnosti baterie se k UPS připojují další baterie zvenčí.
- Filtr, který chrání před vysokofrekvenčním rušením.
- Měnič, který převádí stejnosměrný proud 12 V na střídavý proud 220 V.
- Relé, které přepíná zařízení na napájení z baterie.
- Řídicí jednotka. Ovládá přepínání mezi síťovým a bateriovým režimem a zajišťuje tak stabilní napájení zařízení. U složitějších modelů lze jednotku použít k nastavení provozních parametrů.
- Nabíječka baterií.
Hlavním prvkem UPS je baterie. Zdroj: shutterstock.com
Princip fungování záložního zdroje UPS bez dalších funkcí je jednoduchý:
- V normálním režimu je zařízení připojeno k UPS, ale je napájeno přes něj ze sítě.
- Při přerušení napájení nebo přepětí UPS přepne napájení na baterii.
- Po obnovení napájení nebo napětí UPS přepne zařízení zpět na síťové napájení a dobije baterii.
Schéma záložního UPS
Princip fungování line-interactive UPS je podobný záložním, ale navíc stabilizují napětí. Konstrukce obsahuje krokový stabilizátor (booster), který vyhlazuje přepětí a poklesy napětí v rozmezí 10–20 %. Při překročení nebo snížení této prahové hodnoty se zařízení přepne na autonomní napájení z baterie.
Provozní schéma line-interactive UPS
Pokročilejší a dražší modely jsou online UPS s dvojitou konverzí. Ty plynule převádějí vstupní napětí 220 V na konstantních 12 V a zpět, čímž poskytují výstupní napětí s téměř ideálními vlastnostmi.
Na rozdíl od jiných typů, které fungují se zpožděním několika milisekund, online UPS po spuštění okamžitě přepne zařízení na napájení z baterie.
Online UPS se skládá ze stejných prvků jako jednodušší typy zařízení, ale navíc obsahuje následující komponenty:
- Bypass je záložní kanál, na který se zařízení přepne, když dojde k poruše jakékoli jednotky. V tomto případě je napájení dodáváno přímo ze sítě.
- Usměrňovač je zařízení, které převádí střídavý proud 220 V na stejnosměrný proud 12 V. To je nezbytné pro nabíjení baterií a provoz vnitřních součástí nepřerušitelného zdroje napájení.
- Galvanické oddělení – oddělovací transformátor, který zlepšuje odolnost proti rušení.
- Rozšiřující deska, která umožňuje monitorovat stav UPS, testovat a konfigurovat zařízení přes síť nebo na dálku.
Provozní schéma online UPS s dvojitou konverzí
Jaké zařízení bude UPS chránit?
Nepřerušitelný zdroj napájení doma nebo v bytě je potřeba k ochraně:
- Počítačové vybavení. V kritickém okamžiku vám UPS umožní ukládat soubory a bezpečně zavírat programy a připojení routeru k nepřerušitelnému zdroji napájení vám umožní zůstat v kontaktu po poměrně dlouhou dobu. Pro ochranu digitální elektroniky jsou vhodné záložní nebo line-interactive nepřerušitelné zdroje napájení, jejichž rozsah napětí bude o 5-10 V užší než rozsah zařízení.
- Systémy video dohledu a alarmu. Pro soukromý dům postačí lineárně-interaktivní model. Výdrž baterie můžete prodloužit připojením další externí baterie.
- Technické vybavení. Nemá smysl připojovat k nepřerušitelnému zdroji napájení výkonné spotřebiče, jako jsou ohřívače vody nebo elektrické podlahové vytápění: nabití baterie dlouho nevydrží. Pro podlahy vytápěné vodou a plynové kotle vybavené nízkopříkonovými oběhovými čerpadly a elektronikou však může nepřerušitelný zdroj napájení dodávat energii po dlouhou dobu. Pro zařízení vybavená elektromotory a topnými tělesy jsou vhodné lineárně interaktivní nebo online UPS, které na výstupu produkují sinusový signál.
Jak vybrat stabilizátor napětí pro soukromý dům
Line-interactive a online UPS mohou fungovat jako stabilizátor napětí. Ochrání vás před přepětím, rušením, například během bouřky, a dalšími anomáliemi.
