Introducción a UPS y su principio de funcionamiento
UPS es la abreviatura del inglés Uninterruptible Power Supply, que significa "fuente de alimentación ininterrumpida". Es un dispositivo de almacenamiento de energía (comúnmente Batería), Una fuente de alimentación ininterrumpida de voltaje constante y frecuencia constante con un inversor como componente principal puede resolver los cortes de energía existentes, bajo voltaje, alto voltaje, sobretensiones, ruido y otros fenómenos, haciendo que el sistema informático funcione de manera más eficiente. Ahora se ha utilizado ampliamente en informática, transporte, banca, valores, comunicaciones, medicina, control industrial y otras industrias, y está ingresando rápidamente a los hogares.
Ahora, comprendamos brevemente el principio de funcionamiento de UPS.
Cuando no utilizamos UPS, las PC, las impresoras y otros equipos terminales se conectan directamente a la red eléctrica. Con UPS, las PC, las impresoras y otros equipos terminales se conectan al UPS para su uso. luego conectado a la red eléctrica. Cuando la entrada de red es normal, el UPS estabiliza el voltaje de la red y lo suministra al equipo terminal (en comparación con el UPS, a estos equipos los llamamos cargas del equipo terminal). , también carga su propia batería incorporada; cuando se interrumpe la alimentación principal (como en un corte de energía), el UPS utiliza inmediatamente la energía de la batería incorporada para continuar suministrando energía de 220 V CA a la carga mediante la conversión del inversor. , para que la carga pueda mantener un funcionamiento normal y proteger la carga, los sistemas de software y hardware no se dañan.
2. El impacto de la red eléctrica en los PC domésticos y sus equipos terminales
Si nuestros PC, redes informáticas y otros equipos no utilizan UPS, ¿cuál será el impacto? Mucha gente tiene la idea errónea de que la red eléctrica que utilizamos es continua y constante, excepto por cortes de energía ocasionales. No precisamente. Como red eléctrica pública, la red eléctrica está conectada a miles de cargas diferentes. Algunas de las más grandes, fuentes de alimentación inductivas, capacitivas, conmutadas y otras cargas, no sólo obtienen energía eléctrica de la red eléctrica, sino también de la propia red eléctrica. tiene un impacto, deteriorando la calidad del suministro de energía de la red eléctrica o de las redes eléctricas locales, causando distorsión de la forma de onda de la tensión de la red o deriva de frecuencia. Además, accidentes inesperados naturales y provocados por el hombre, como rayos, circuitos abiertos o cortocircuitos en el sistema de transmisión y transformación de energía, enchufes y desenchufes incorrectos de los enchufes, etc., pondrán en peligro el normal suministro de energía y afectarán así. el funcionamiento normal de la carga. En particular, cabe señalar que las PC, los equipos de red, los sistemas de comunicación, los equipos médicos, etc. son equipos electrónicos muy sofisticados y su impacto es particularmente destacado.
Para PC, tanto el monitor como el host requieren una fuente de alimentación normal. La memoria, en particular, tiene mayores requisitos de energía. Es un dispositivo de almacenamiento que depende de la energía eléctrica y requiere acciones de actualización constantes para mantener el contenido almacenado. Una vez que se corta la energía, el contenido guardado desaparecerá inmediatamente. Si hay un corte de energía anormal y la información en la memoria no se puede guardar en un dispositivo de almacenamiento como un disco duro, la información perderá valor debido a una pérdida total o quedará incompleta, lo que desperdiciará mucha energía y tiempo de trabajo; como UNIX, Linux. Si dicho sistema operativo (muchos entusiastas de las computadoras usan este sistema operativo ahora) se cierra de manera anormal, la información del sistema en la memoria no se volverá a escribir en el disco duro, lo que puede provocar que el sistema falle y falle. imposible reiniciar además, la computadora Aunque el disco duro utiliza medios de almacenamiento magnéticos y no perderá información debido a cortes de energía, un corte de energía repentino dañará el cabezal físico del disco duro que está realizando trabajos de lectura y escritura, o El archivo del sistema provocará errores en la asignación de archivos al mantener la tabla del sistema de archivos, lo que provocará sectores defectuosos en el disco duro. En casos graves, incluso puede provocar que se deseche todo el disco duro. Además, la mayoría de los sistemas operativos actuales pueden configurarse. agotar la memoria virtual Debido a un corte de energía repentino, el sistema no tiene tiempo para cancelar la memoria virtual, lo que provoca que el disco duro se dañe. Los "fragmentos de información" en la computadora no solo desperdician espacio de almacenamiento en el disco duro, sino que también causan la pérdida de espacio. la máquina funcione lentamente; la fuente de alimentación de la computadora es una fuente de alimentación rectificada y un voltaje excesivo puede causar que el rectificador se queme. Interferencias como picos de voltaje, sobretensión transitoria y ruido de la fuente de alimentación pueden ingresar a la placa base a través del rectificador, afectando el funcionamiento normal de la máquina o incluso quemando el circuito host.
En circunstancias normales, la onda sinusoidal estándar (220 V, 50 Hz) es un estado ideal, pero en situaciones reales, según pruebas realizadas por expertos en energía, a menudo ocurre en la red eléctrica e interfiere o causa problemas con Las situaciones de daño de computadoras o instrumentos de precisión incluyen principalmente las siguientes: sobretensiones, picos de alto voltaje, sobretensiones transitorias, caídas de voltaje, ruido de cables, deriva de frecuencia, bajo voltaje continuo, interrupción de la red eléctrica, etc.
1. Sobretensiones: Se refiere a que el valor efectivo de la tensión de salida es un 110% mayor que el valor nominal y tiene una duración de uno o varios ciclos. Las sobretensiones se deben principalmente al alto voltaje generado por la descarga repentina de la red eléctrica cuando se apagan grandes equipos eléctricos conectados a la red eléctrica (como cuando se apaga un aire acondicionado doméstico común) (todos tenemos esta experiencia personal: De 6:00 a 9:00 p.m.: alrededor de las 00:00 es el período pico de consumo de electricidad. La tensión de la red eléctrica es generalmente baja y la iluminación en la casa es relativamente tenue, por ejemplo. , alrededor de las 10:00 de la noche, encontrará que la iluminación de la casa es tenue. De repente parpadea y se enciende mucho. Este es el fenómeno de sobretensión más común que vemos en nuestra vida diaria.
2. Picos de Alto Voltaje: Se refiere a voltajes con un valor pico de 6000v y una duración desde una diezmilésima de segundo hasta medio período (10ms). Esto se debe principalmente a rayos, descargas de arco, descargas estáticas u operaciones de conmutación de grandes equipos eléctricos.
3. Sobretensión transitoria (Transitorios de conmutación): se refiere a una tensión de pulso con una tensión máxima de hasta 20.000 V pero con una duración que oscila entre una millonésima y una milésima de segundo. Las causas principales y los posibles daños son similares a los picos de alto voltaje, pero las soluciones son diferentes.
4. Caídas de tensión (Power Sags): se refiere a un estado de baja tensión en el que el valor efectivo de la tensión de red está entre el 80% y el 85% del valor nominal, y tiene una duración de uno a varios ciclos. Encender equipos grandes, arrancar motores grandes o enchufar transformadores de potencia grandes puede causar este problema.
5. Ruido de la línea eléctrica: se refiere a interferencias de radiofrecuencia (RFI), interferencias electromagnéticas (EFI) y otras interferencias diversas de alta frecuencia. El funcionamiento del motor, la acción del relé, el funcionamiento del controlador del motor, las emisiones difundidas, la radiación de microondas y las tormentas eléctricas provocarán interferencias de ruido en la línea.
6. Variación de Frecuencia: se refiere al cambio en la frecuencia de la red superior a 3Hz. Esto se debe principalmente al funcionamiento inestable de los generadores de emergencia o a fuentes de alimentación con frecuencia inestable.
7. Baja tensión continua (Brownout): se refiere a que el valor efectivo de la tensión de red es inferior al valor nominal y dura mucho tiempo. Las causas incluyen: puestas en marcha y aplicaciones de equipos grandes, conmutación de líneas eléctricas principales, arranque de motores grandes y sobrecarga de líneas (un problema que se encuentra en muchas áreas de nuestro país).
8. Fallo de Energía: Este es el corte de energía que nos encontramos habitualmente. Las causas incluyen el disparo del disyuntor de la línea, la interrupción del suministro eléctrico y el fallo de la red.
3. Clasificación de UPS
UPS ha evolucionado desde un generador rotativo en la década de 1960 hasta el circuito inteligente estático totalmente electrónico de hoy, y continúa desarrollándose. En la actualidad, UPS generalmente se refiere a UPS estático, que se puede dividir en tres categorías: tipo de respaldo, tipo interactivo en línea y tipo en línea según su método de trabajo.
1. UPS de respaldo: Cuando la energía de la red es normal, la energía de la red se suministra directamente a la carga. Cuando la energía de la red excede su rango de trabajo o hay un corte de energía, cambia al inversor de batería. suministro de energía a través del interruptor de transferencia. Sus características son: estructura simple, tamaño pequeño, bajo costo, pero el rango de voltaje de entrada es estrecho, la precisión de la estabilidad del voltaje de salida es pobre, hay tiempo de conmutación y la forma de onda de salida es generalmente una onda cuadrada.
El diagrama esquemático es el siguiente:
2. UPS interactivo en línea: cuando la energía de la red es normal, la energía de la red se suministra directamente a la carga. Cuando la energía de la red es baja o alta, el voltaje se estabiliza. a través del circuito estabilizador de voltaje interno del UPS, cuando la alimentación de la red eléctrica es anormal o tiene un corte de energía, se convierte en fuente de alimentación del inversor de batería a través del interruptor de transferencia. Sus características son: un amplio rango de voltaje de entrada, bajo nivel de ruido, tamaño pequeño, etc., pero también hay un tiempo de conmutación. Sin embargo, en comparación con el UPS de respaldo general, este modelo tiene una función de protección más fuerte y la forma de onda del voltaje de salida del inversor es más pequeña. Bien, generalmente una onda sinusoidal. El diagrama esquemático es el siguiente:
3. Cuando la alimentación de red es normal, el UPS en línea rectifica la alimentación de red para proporcionar voltaje de CC para que funcione el inversor. Cuándo. la alimentación de red es anormal, el inversor funciona con la batería y el inversor siempre está en condiciones de funcionamiento para garantizar una salida ininterrumpida. Sus características son que tiene un rango de voltaje de entrada extremadamente amplio, sin tiempo de conmutación y alta precisión de estabilidad del voltaje de salida. Es especialmente adecuado para ocasiones con altos requisitos de suministro de energía, pero el costo es alto. En la actualidad, los UPS con potencia superior a 3KVA son casi todos UPS en línea. El diagrama esquemático es el siguiente:
Según la capacidad de salida, el UPS se divide en capacidad pequeña por debajo de 3KVA, capacidad pequeña y mediana de 3KVA~10KVA y capacidad mediana y grande por encima de 10KVA.
El UPS se puede dividir en tres categorías según el modo de entrada/salida: entrada monofásica/salida monofásica (denominada entrada y salida única), entrada/salida monofásica -Salida trifásica (denominada tres entradas y salida única), entrada de fase trifásica/salida trifásica (denominada tres entradas y tres salidas).
Para los usuarios, la fuente de alimentación trifásica facilita la distribución de la alimentación de la red y de la carga. Cada fase soporta parte de la corriente de carga. Por lo tanto, los UPS de potencia media y alta utilizan principalmente entrada/alimentación trifásica. Salida monofásica o modo de alimentación de entrada/salida trifásica.
El UPS de respaldo se utiliza principalmente para proporcionar protección de energía para una sola PC. Tiene las características de tamaño pequeño, precio bajo y operación simple. Por lo tanto, es muy adecuado para uso doméstico. Para la computadora de su hogar, elija el tipo de copia de seguridad.
El UPS en línea puede resolver casi todos los problemas de energía comunes cuando hay red eléctrica, su función es estabilizar el voltaje y evitar interferencias por fluctuaciones de energía. Debido a que sus funciones son más completas, su costo también aumenta con su rendimiento. Y al aumentar, el precio es mucho más caro que el de un UPS de respaldo. El UPS en línea se usa principalmente para algunos equipos informáticos, equipos médicos, etc. que tienen requisitos de energía muy estrictos. Generalmente se usa en serie con múltiples baterías externas para extender el tiempo de suministro de energía y está configurado principalmente para unidades.
El UPS inteligente es una importante tendencia de desarrollo de UPS en la actualidad. Con la aplicación de UPS en los sistemas de red, los administradores de redes enfatizan que todo el sistema de red es objeto de protección, con la esperanza de que todo el sistema de red esté protegido. cuando falla el sistema de suministro de energía aún es posible continuar trabajando sin interrupción. Por lo tanto, configurar un microprocesador dentro del UPS para hacerlo inteligente es una nueva tendencia en UPS. La combinación de hardware y software internos en UPS ha mejorado en gran medida las funciones del UPS y puede monitorear el estado operativo del UPS, como por ejemplo: Frecuencia del voltaje de salida del UPS. , frecuencia de tensión de red, estado de la batería y registros de fallos, etc. También puede utilizar software para detectar baterías, descargarlas y cargarlas automáticamente, encenderlas y apagarlas de forma remota, etc. Los administradores de red pueden analizar la calidad del suministro de energía en función de la información y tomar las medidas adecuadas en función de la situación real. Cuando el UPS detecta que la red de suministro de energía está interrumpida, el UPS cambia automáticamente al suministro de energía de la batería. Cuando la capacidad de suministro de energía de la batería es insuficiente, notifica inmediatamente al servidor que se prepare para el apagado y se apaga antes de que se agote la batería. El UPS inteligente se comunica con la computadora a través de la interfaz, lo que permite al administrador de la red monitorear el UPS, por lo que la función de su software de administración es extremadamente importante.
¿Qué es un UPS de respaldo?
La batería generalmente está en estado de carga. Durante un corte de energía, el inversor cambia al estado de funcionamiento con urgencia y convierte la energía CC proporcionada por el. La batería en una salida de CA estable también se denomina UPS fuera de línea.
El UPS de respaldo tiene un tiempo de conmutación de 2 a 10 milisegundos y no es adecuado para ubicaciones críticas de suministro de energía. Además, el UPS de respaldo generalmente solo dura entre unos pocos y diez minutos.
Las ventajas del suministro de energía UPS de respaldo son: alta eficiencia operativa, bajo nivel de ruido y precio relativamente económico. Es principalmente adecuado para ocasiones en las que la fluctuación de la energía principal no es grande y la calidad del suministro de energía no es alta. .
¿Qué es un UPS en línea?
UPS en línea: cuando el UPS en línea está funcionando, primero convierte la alimentación de red en energía CC para cargar la batería del UPS y, al mismo tiempo, el inversor (ver consejos) Esta energía de CC se invierte en energía de CA para suministrar energía a la carga. Dado que la energía de la red ha pasado por el proceso de conversión de CA a CC y luego a CA, se eliminan los componentes originales de interferencia y voltaje de pulso en la red. La energía se ha filtrado de manera muy limpia. Por lo tanto, el UPS en línea El voltaje producido por el inversor es muy estable. Dado que el circuito inversor siempre está funcionando, cuando hay un corte de energía, el UPS puede convertir inmediatamente su energía eléctrica almacenada en corriente alterna a través del inversor para suministrar energía a la carga, logrando así el objetivo de conmutación de interrupción cero del voltaje de salida. La doble conversión también significa que el voltaje de salida del UPS ha pasado por dos procesos de conversión de CA y CC. Alta frecuencia significa que el UPS funciona internamente en un entorno de alta frecuencia. Las ventajas del UPS de alta frecuencia son su tamaño pequeño, peso liviano y alta eficiencia en el trabajo. Su desventaja es la poca resistencia a la sobrecarga y al impacto.
¿Qué es un SAI interactivo online?
SAI interactivo online: Se trata de un SAI inteligente. El llamado SAI interactivo online significa que cuando la alimentación de la red de entrada es normal, el SAI. El inversor funciona en reversa (es decir, rectificando el estado de trabajo) para cargar el paquete de baterías; cuando la alimentación de la red eléctrica es anormal, el inversor cambia inmediatamente al estado de trabajo invertido, convirtiendo la energía del paquete de baterías en salida de CA, por lo que el UPS interactivo en línea También está el tiempo de conversión. En comparación con el UPS de respaldo, el UPS interactivo en línea tiene una función de protección más fuerte y una mejor forma de onda del voltaje de salida del inversor, que generalmente es una onda sinusoidal. Su mayor ventaja es que tiene funciones de software sólidas y puede acceder fácilmente a Internet y realizar operaciones de control remoto y administración inteligente. de UPS. Puede detectar automáticamente si el voltaje de entrada externo está dentro del rango normal. Si hay una desviación, el circuito estabilizador de voltaje puede aumentar o reducir el voltaje para proporcionar un voltaje de salida de onda sinusoidal relativamente estable. Además, puede comunicarse con la computadora a través de una interfaz de datos (como el puerto serie RS-232). A través del software de monitoreo, los usuarios pueden monitorear el suministro de energía y el estado del UPS directamente desde la pantalla de la computadora, simplificando y facilitando el trabajo de administración y mejorando. la eficiencia del sistema informático. Este tipo de UPS combina las ventajas de la alta eficiencia del UPS de respaldo y la alta calidad del suministro de energía del UPS en línea, pero su rendimiento de estabilización de frecuencia no es muy ideal y no es adecuado para el suministro de energía del UPS con retraso constante.