Sistema de alimentación ininterrumpida: finalidad y características específicas del funcionamiento de un UPS doméstico
Para mantener la funcionalidad de los dispositivos durante fallas de la red, se utiliza una fuente de alimentación ininterrumpida.Dependiendo del tipo de consumidores atendidos y los parámetros de potencia, es necesario elegir diferentes modelos. Estos dispositivos tienen una gran demanda, por lo que no es difícil adquirir una copia con las características requeridas.
Pero antes de comprar, debe comprender sus características usted mismo y no confiar este tema a los gerentes interesados en las ventas.
En este material veremos el diseño y las características operativas del UPS, y también hablaremos sobre las reglas para su uso.
El contenido del artículo:
Circuitos UPS de CA
Para las necesidades domésticas se utilizan dispositivos de alimentación ininterrumpida, conectados a una red monofásica de 220 V, que pueden abastecer a los consumidores que requieren el mismo voltaje durante un tiempo en ausencia de electricidad.
También hay SAI que se conectan a la entrada de una red trifásica y la salida es de 380 V o 220 V. Sin embargo, son caros, se utilizan cuando es necesario obtener energía autónoma a partir de 10 kVA A. que no es necesario para las necesidades domésticas.
Los SAI de CA domésticos se dividen en los siguientes tipos según su esquema de funcionamiento:
- copia de seguridad (fuera de línea);
- interactivo (lineal-interactivo);
- doble conversión (en línea).
Se diferencian en la calidad del voltaje de salida y el precio.Los más baratos son los de reserva y los más caros son los de doble conversión.
Para convertir corriente alterna en corriente continua, se utiliza un rectificador en el cargador. Y la transformación inversa se produce mediante un inversor.
En los sistemas de suministro de energía ininterrumpida, generalmente se instalan relés electromecánicos convencionales para conmutar el circuito de la red a la batería. Si esta pieza es de alta calidad, entonces su recurso es suficiente para todo el funcionamiento del UPS. Pero lo más frecuente es que, cuando un bloque se estropea, el problema radica precisamente en este elemento estructural.
La estabilización de voltaje también está presente en muchos dispositivos domésticos, por lo que si las desviaciones son insignificantes, entonces no tiene sentido comprar un modelo interactivo lineal más caro.
La presencia de un transformador a menudo obliga al fabricante a utilizar refrigeración forzada, razón por la cual estos UPS están equipados con refrigeradores. Emiten un ruido comparable en intensidad al funcionamiento de una unidad de sistema informático.
Los dispositivos de doble conversión más complejos y caros también tienen la eficiencia más baja. La electricidad se pierde en calor, que emite el dispositivo. Por tanto, su uso debe estar justificado.
La ventaja más importante de este tipo de sistema de alimentación ininterrumpida es la respuesta instantánea ante un corte de energía. Pero para la mayoría de los electrodomésticos esto no es tan importante. Las mismas computadoras suelen estar equipadas con un UPS interactivo o de respaldo.
Los parámetros más importantes.
Ahora existen muchas ofertas en el mercado para la venta de sistemas de alimentación ininterrumpida domésticos. Para determinar correctamente su propósito y no equivocarse con la elección, primero debe comprender a qué parámetros debe prestar atención.
Principales características técnicas
La potencia de salida del dispositivo determina el valor máximo permitido que la unidad puede proporcionar de manera confiable al consumidor. Se mide en voltamperios (VA). Para comodidad de los usuarios, este valor a menudo se proporciona y en vatios.
Para medir la carga de los dispositivos, puede utilizar un amperímetro o calcularla utilizando las lecturas de un medidor instalado en el apartamento.
A la hora de determinar la potencia real de una computadora, no conviene guiarse por la potencia nominal de la fuente de alimentación, ya que siempre se compra con reserva.
Si no tiene un amperímetro, debe hacer lo siguiente:
- Desconecte todos los circuitos del panel excepto el que alimenta la computadora.
- Apague todos los dispositivos en este circuito.
- Encienda la computadora y ejecute un programa típico (por ejemplo, un video de YouTube).
- Espere hasta que el medidor cambie el valor de una décima de kilovatio.
- Tiempo hasta el próximo cambio.
Consumo medio de energía (PAG, vatios) para este período (t, minutos) se puede calcular mediante la fórmula:
P = 100 * (60 / t)
La siguiente característica importante es la duración de la batería. Este indicador depende de la carga que esté experimentando el UPS en ese momento. A la potencia máxima permitida, las baterías de un dispositivo doméstico funcionan durante 1 a 3 minutos. Y a la mitad, mucho más (hasta 10 minutos).
Esto lleva a dos conclusiones:
- durante un corte de energía, es necesario reducir al máximo la carga consumida por los dispositivos;
- Es recomendable adquirir un SAI con una potencia que supere la calculada en al menos un 30%.
El rango de voltaje de entrada muestra el voltaje de red mínimo y máximo permitido al cual no se conectará energía a las baterías. Como regla general, todos los UPS pueden soportar un rango de 180-260 V.
Algunos fabricantes tienen muy buenos indicadores (publicitarios), por ejemplo, el valor más bajo es 110 V. Aquí debe asegurarse de que estos números se tomen específicamente para la carga máxima y no para la mitad.
Otro indicador técnico importante es el nivel de ruido. Los UPS fabricados con tecnología interactiva en línea o en línea generan mucho calor, por lo que los fabricantes les instalan ventiladores. Si los refrigeradores son baratos, con el tiempo harán un ruido que no es deseable para un espacio habitable.
Interfaz y configuración
La apariencia de los bloques puede ser muy diversa. Suelen tener una forma rectangular clásica, con indicadores o una pantalla en la parte frontal y conectores de alimentación en la parte posterior. Su número no es tan importante, ya que se puede conectar un cable de extensión con una T a la salida.Esto no contradice en modo alguno el concepto de UPS.
El modelo puede tener una pantalla LCD, que mostrará la situación con el suministro de dispositivos conectados: disponibilidad de energía, número de consumidores, carga de la batería, etc.
Para conocer los parámetros de alimentación, el estado de las baterías del UPS y su funcionamiento, puedes conectarlo a una computadora. Para muchos modelos se ha implementado esta función y se ha desarrollado software.
Hay tres tipos principales de interfaz:
- USB. La conexión más común entre una computadora y un UPS.
- RS-232 (puerto COM). Rara vez presente en modelos domésticos.
- Ethernet 10/100. Se utiliza para el control remoto del sistema de alimentación ininterrumpida.
El software para obtener las características del SAI y su gestión está desarrollado no sólo para varias versiones de Windows. Por ejemplo, el conocido fabricante Powercom tiene una versión de software para Android que le permite monitorear de forma remota el estado de la energía y, si es necesario, ajustar el funcionamiento del sistema de alimentación ininterrumpida.
Los sistemas de alimentación ininterrumpida se colocan muy cerca de los consumidores de electricidad protegidos. Suelen colocarse en el suelo o en estanterías. Algunos modelos están equipados con sujetadores que permiten montarlos en las paredes.
Calidad de la corriente de salida
Los sistemas de alimentación ininterrumpida deben proporcionar corriente de calidad adecuada.Cuando funciona con baterías, el inversor es responsable de esto, y en el caso de la red eléctrica, las áreas problemáticas deben suavizarse con filtros y un estabilizador. Las interferencias que se producen en un circuito eléctrico tienen diferentes orígenes y consecuencias para la electrónica. Por lo tanto, esta cuestión también debe examinarse detenidamente.
Interferencia y protección de la red.
Todos los UPS modernos están equipados con protección contra problemas asociados con los dispositivos a los que se les da servicio. Si la carga total excede el máximo permitido o se produce un cortocircuito, el sistema de alimentación ininterrumpida apagará inmediatamente la alimentación.
Las interferencias en la red se pueden dividir en frecuencia y pulso. Los primeros no son tan peligrosos, especialmente para las fuentes de alimentación de computadoras o televisores que convierten la corriente alterna en corriente continua. Esto último puede causar problemas con cualquier componente electrónico.
Por lo tanto, la mayoría de los UPS están equipados con protección contra sobretensiones y armónicos mediante varistores y filtros de alta frecuencia.
El problema de la aparición de impulsos de alto voltaje es típico no solo de los cables de alimentación, sino también de las redes de transmisión de datos: computadoras o teléfonos. Pueden ocurrir debido a la exposición a la electricidad atmosférica, averías del cableado cercano, interferencias eléctricas y otras razones.
Muchos fabricantes producen modelos con la capacidad de proteger una red local. Para ello, el UPS dispone de dos Conector RJ-45 - uno para entrada y otro para salida. La señal pasa a través de un filtro que suprime las sobretensiones. Para las líneas telefónicas el sistema es el mismo, sólo que los conectores son en formato RJ-11.
Baja y alta tensión
El ajuste de voltaje se realiza mediante un regulador automático de voltaje (AVR), cuyo elemento principal es un autotransformador. El principio de su funcionamiento se basa en cambiar el número de vueltas de uno de los devanados, como resultado de lo cual el voltaje cambia hacia un aumento o una disminución de su valor.
La presencia de AVR en el UPS le permite no activar el modo autónomo cada vez si el voltaje se desvía ligeramente de los valores estándar. Esto aumenta significativamente la duración de la batería.
Según GOST 29322-2014, se permite una desviación de voltaje del 10 por ciento del valor de referencia durante un período de no más de 1 hora. Todos los UPS modernos con reguladores hacen frente a tales fluctuaciones.
Pureza de salida
El tipo de señal de salida depende del modelo de inversor que esté instalado en el sistema de alimentación ininterrumpida. Idealmente, la forma de onda del voltaje CA debería ser una onda sinusoidal. Pero después de la conversión a través de un inversor, adquiere una forma escalonada.
Para equipos que contienen motores eléctricos asíncronos (refrigerador, aire acondicionado), fuentes de alimentación de transformadores (equipos de audio de alta calidad), fuentes de alimentación APFC (servidores y potentes computadoras), se necesita una onda sinusoidal pura o bien aproximada.
Ni un solo inversor, y por tanto ningún SAI, produce una onda sinusoidal pura, independientemente de lo que escriban los fabricantes de equipos en los folletos publicitarios. La aproximación de la señal de salida a una sinusoide se evalúa mediante la distorsión armónica total (THD).
La salida de señal de la unidad se puede considerar sinusoidal con THD <5%. Para algunos modelos, como IMV NetPro 2000, esta cifra es sólo del 2%.
Reglas para usar UPS
Al comprar una fuente de alimentación ininterrumpida para organizar la energía de respaldo, debe comprender con qué dispositivos se puede utilizar. A veces es imposible arreglárselas solo con un UPS y luego es necesario tomar medidas adicionales para proporcionar electricidad a su hogar.
Conexión de electrodomésticos
Las computadoras, módems, enrutadores y equipos de video y audio son dispositivos típicos del hogar o de la oficina a los que se conectan sistemas de alimentación ininterrumpida. Si esta técnica incluye fuentes de alimentación conmutadas ordinarias, será suficiente comprar modelos relativamente baratos que no produzcan una onda sinusoidal pura.
Tampoco es necesario adquirir productos de iluminación costosos. Lo principal aquí es calcular correctamente la potencia máxima y la duración de la batería.
En caso de apagones frecuentes, el problema de la descongelación no planificada de los refrigeradores y el deterioro de los alimentos es relevante. Al proteger dichos equipos con motores asíncronos, se necesitarán UPS de un diseño más complejo, ya que se requerirá una señal sinusoidal "pura".
Además, es necesario tener en cuenta la presencia de corrientes de arranque que surgen al arrancar el motor.Simplificado para equipos de refrigeración, su valor se puede determinar multiplicando el valor de potencia por 5.
Si, por ejemplo, en la cocina hay un frigorífico con una potencia total de 300 W (al inicio - 1500 W) y un congelador a 200 W (al inicio - 1000 W), entonces necesitará una fuente de alimentación con onda sinusoidal pura y una potencia máxima de al menos 1700 W. Este valor se obtuvo para el caso en que el congelador está funcionando y en ese momento el frigorífico está encendido. El arranque simultáneo de ambos motores es poco probable y un UPS de este tipo resistirá una sobretensión de 2,7 kW en un segundo.
Una unidad de tipo online con una potencia máxima de 2000 W puede funcionar durante aproximadamente media hora con un consumo total de 500 W. Dado que el modo de refrigeración dura unos 5 minutos, se garantiza que el sistema de alimentación ininterrumpida será suficiente para 6 arranques de ambos dispositivos.
Los sistemas de suministro de energía ininterrumpida también se utilizan activamente para el trabajo. calderas de calefacción de gas. Teniendo en cuenta el coste del equipo conectado, no se debe escatimar en la calidad del SAI en este caso.
Respaldo y fuente de alimentación adicional
Para muchos electrodomésticos es imposible elegir un UPS económico, ya que se requerirá una potencia máxima significativa durante un largo período de funcionamiento autónomo. Las lavadoras, los hornos eléctricos y los sistemas de aire acondicionado distribuido consumen mucha electricidad.
Por supuesto, puedes prescindir de estos dispositivos durante un corte de energía. Esto es aconsejable si dichas interrupciones ocurren raramente y por un corto tiempo.Pero si se decide proporcionar energía autónoma a los consumidores poderosos, entonces es mejor utilizar un generador de gasolina o diésel. Para iniciarlos rápidamente en ausencia de voltaje, se utiliza un sistema de transferencia automática (ATS).
Si tiene una fuente de energía adicional, vale la pena usar un UPS, al menos para las computadoras. Es imposible lograr el arranque instantáneo del generador y el restablecimiento del suministro de energía.
Estabilización de bajo voltaje
El problema de la baja tensión es relevante para instalaciones conectadas a redes eléctricas antiguas o de baja potencia. Si esta situación ocurre constantemente, entonces es mejor usar la entrada estabilizador.
Cuando se reduce el voltaje, aumenta la corriente que fluye a través de la red interna de la casa. Por ejemplo, supongamos que la potencia total de los consumidores conectados al UPS sea de 1,5 kW y la tensión suministrada sea de 190 V.
Entonces por Ley de Ohm:
- I1 = 1500 / 190 = 7,9 A – corriente en el circuito hasta el UPS sin estabilizador;
- I2 = 1500 / 220 = 6,8 A – intensidad de corriente en el circuito hasta el UPS con estabilizador.
Por lo tanto, una red interna sin estabilizador experimentará una mayor carga, que es posible que no se haya tenido en cuenta al elegir la sección transversal del cableado.
Por lo tanto, con un voltaje bajo constante, es mejor instalar un estabilizador. En este caso, la carga en el autotransformador UPS será menor, lo que prolongará su vida útil. Además, teniendo en cuenta la ecualización de voltaje, puede adquirir fuentes de alimentación ininterrumpida más económicas.
Suministro de energía ininterrumpida a consumidores de CC.
Para algunos dispositivos es necesario proporcionar alimentación ininterrumpida con CC de 12, 24 o 48 V. También está disponible a la venta un SAI de este tipo. Sus marcas contienen la abreviatura "DC". También existen unidades con alimentación de tensión de 60, 110 o 220 V, pero se utilizan en la industria o la energía.
La diferencia entre las fuentes de alimentación ininterrumpida de CC en la estructura interna y los modelos clásicos es la ausencia de un inversor. Las baterías están conectadas directamente a la salida a través de un contactor con una derivación de medición limitadora de corriente para evitar una descarga profunda e inaceptable de las baterías.
A veces puede haber un convertidor estabilizador en la salida si los dispositivos alimentados por el UPS son sensibles a pequeñas fluctuaciones de voltaje.
Estas fuentes de alimentación de respaldo se utilizan para proteger los siguientes equipos domésticos alimentados por CC:
- sistemas de videovigilancia y seguridad;
- todo tipo de sensores (fugas, humo, fuego, movimiento, etc.);
- sistemas de iluminación;
- dispositivos de telecomunicaciones;
- sistemas de comunicación;
- componentes del sistema de control "casa inteligente".
Muchos UPS de CC tienen la opción de conectar baterías externas. En este caso, el funcionamiento autónomo de los dispositivos a los que sirven puede ser muy largo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
Brevemente sobre las principales características de los UPS domésticos:
La variedad de tipos de UPS y sus características es consecuencia de las diferentes condiciones de su uso: la potencia y tipo de dispositivos conectados, parámetros y problemas típicos de una red eléctrica en particular.Un sistema de alimentación ininterrumpida no suele ser el elemento más caro de un sistema, pero de ello depende la estabilidad de su funcionamiento. Por lo tanto, es necesario determinar las condiciones de funcionamiento y seleccionar cuidadosamente el modelo.
¿Aún tienes preguntas sobre el tema del artículo? ¿O puede complementar este material con información interesante sobre UPS? Escriba sus comentarios, haga preguntas y comparta su experiencia en el bloque a continuación.
