Alimentation sans interruption : objectif et spécificités de fonctionnement d'un onduleur domestique

Pour maintenir la fonctionnalité des appareils en cas de panne du réseau, une alimentation sans interruption est utilisée.En fonction du type de consommateurs desservis et des paramètres de puissance, vous devez choisir différents modèles. Ces appareils sont très demandés, il n'est donc pas difficile d'acheter un exemplaire présentant les caractéristiques requises.

Mais avant d'acheter, vous devez comprendre vous-même ses caractéristiques et ne pas confier cette question aux managers intéressés par les ventes.

Dans ce document, nous examinerons les caractéristiques de conception et de fonctionnement de l'onduleur, ainsi que les règles de son utilisation.

Circuits UPS CA

Pour les besoins domestiques, on utilise des dispositifs d'alimentation sans interruption, connectés à un réseau monophasé de 220 V, qui peuvent alimenter pendant un certain temps les consommateurs nécessitant la même tension en l'absence d'électricité.

Il existe également des onduleurs connectés à l'entrée d'un réseau triphasé, et la sortie est soit de 380 V, soit de 220 V. Cependant, ils sont chers, ils sont utilisés lorsqu'il est nécessaire d'obtenir une alimentation autonome à partir de 10 kVA A, ce qui n'est pas nécessaire pour les besoins domestiques.

Les UPS AC domestiques sont divisés en types suivants en fonction de leur schéma de fonctionnement :

• sauvegarde (hors ligne);
• interactif (linéaire-interactif);
• double conversion (en ligne).

Ils diffèrent par la qualité de la tension de sortie et le prix.Les moins chers sont ceux en veille, et les plus chers sont ceux à double conversion.

La conception d'alimentation de secours la plus simple implique un relais de commutation et un filtrage passif pour supprimer les interférences.

Pour convertir le courant alternatif en courant continu, un redresseur est utilisé dans le chargeur. Et la transformation inverse s'effectue à l'aide d'un onduleur.

Dans les systèmes d'alimentation sans coupure, des relais électromécaniques ordinaires sont généralement installés pour commuter le circuit du réseau à la batterie. Si cette pièce est de haute qualité, sa ressource est alors suffisante pour l'ensemble du fonctionnement de l'onduleur. Mais le plus souvent, lorsqu'un bloc tombe en panne, le problème réside précisément dans cet élément structurel.

Le circuit interactif diffère du circuit de secours par la présence d'un stabilisateur de tension. Il est conçu comme un autotransformateur typique avec des enroulements directement connectés

La stabilisation de tension est également présente dans de nombreux appareils ménagers, donc si les écarts sont insignifiants, cela n'a aucun sens d'acheter un modèle linéaire-interactif plus cher.

La présence d'un transformateur oblige souvent le fabricant à recourir au refroidissement forcé, c'est pourquoi ces onduleurs sont équipés de refroidisseurs. Ils émettent un bruit d’intensité comparable au fonctionnement d’une unité informatique.

Dans un système en ligne, l'onduleur est alimenté en continu par des batteries. Par conséquent, en cas de panne de courant, le temps de commutation vers l'alimentation de secours est nul.

Les dispositifs à double conversion les plus complexes et les plus coûteux ont également le rendement le plus faible. L'électricité est perdue sous forme de chaleur émise par l'appareil. Leur utilisation doit donc être justifiée.

L'avantage le plus important de ce type d'alimentation sans interruption est la réponse instantanée à une panne de courant. Mais pour la plupart des appareils électroménagers, ce n'est pas si important. Les mêmes ordinateurs sont généralement équipés d'un onduleur de secours ou interactif.

Les paramètres les plus importants

Il existe désormais de nombreuses offres sur le marché pour la vente d'alimentations domestiques sans interruption. Afin de déterminer correctement leur objectif et de ne pas vous tromper dans le choix, vous devez comprendre à quels paramètres vous devez faire attention en premier.

Principales caractéristiques techniques

La puissance de sortie de l'appareil détermine la valeur maximale autorisée que l'unité peut fournir de manière fiable au consommateur. Elle se mesure en voltampères (VA). Pour la commodité des utilisateurs, cette valeur est souvent donnée et en watts.

Pour mesurer la charge des appareils, vous pouvez soit utiliser un ampèremètre, soit la calculer à l'aide des relevés d'un compteur installé dans l'appartement.

Vous pouvez mesurer la consommation électrique à l'aide d'un ampèremètre domestique (wattmètre) avec une prise. L'appareil connecté doit être basculé en mode consommation maximale

Lors de la détermination de la puissance réelle d'un ordinateur, vous ne devez pas vous laisser guider par la valeur nominale de l'alimentation, car elle est toujours achetée avec une réserve.

Si vous n'avez pas d'ampèremètre, vous devez procéder comme suit :

1. Débranchez tous les circuits du panneau, sauf celui qui alimente l'ordinateur.
2. Éteignez tous les appareils de ce circuit.
3. Allumez l'ordinateur et exécutez un programme typique dessus (par exemple, une vidéo de YouTube).
4. Attendez que le compteur change la valeur d'un dixième de kilowatt.
5. Temps jusqu'au prochain changement.

Consommation électrique moyenne (P., watt) pour cette période (t, minutes) peut être calculé à l'aide de la formule :

P = 100 * (60/t)

La prochaine caractéristique importante est la durée de vie de la batterie. Cet indicateur dépend de la charge que subit l'onduleur à ce moment-là. À la puissance maximale autorisée, les batteries d'un appareil ménager fonctionnent pendant 1 à 3 minutes. Et à moitié - beaucoup plus longtemps (jusqu'à 10 minutes).

Le graphique de la dépendance de la durée de vie de la batterie à la charge moyenne montre que cette dépendance n'est pas linéaire. Cela est dû à la façon dont les batteries sont déchargées.

Cela conduit à deux conclusions :

• lors d'une panne de courant, il est nécessaire de réduire au maximum la charge consommée par les appareils ;
• Il est conseillé d'acheter un UPS avec une puissance qui dépasse celle calculée d'au moins 30 %.

La plage de tension d'entrée indique la tension réseau minimale et maximale autorisée à laquelle l'alimentation ne sera pas commutée vers les batteries. En règle générale, tous les onduleurs peuvent supporter une plage de 180 à 260 V.

Certains fabricants ont de très bons indicateurs (publicitaires), par exemple, la valeur inférieure est de 110 V. Ici, vous devez vous assurer que ces chiffres sont pris spécifiquement pour la charge maximale, et non pour la moitié.

Un autre indicateur technique important est le niveau de bruit. Les onduleurs fabriqués à l'aide de la technologie line-interactive ou en ligne génèrent beaucoup de chaleur, c'est pourquoi les fabricants y installent des ventilateurs. Si les glacières sont bon marché, elles feront avec le temps un bruit indésirable pour un espace de vie.

Interface et configuration

L'apparence des blocs peut être très diverse. Ils ont généralement une forme rectangulaire classique, avec des indicateurs ou un écran sur la face avant et des connecteurs d'alimentation à l'arrière. Leur nombre n'est pas si important, puisqu'une rallonge avec un té peut être connectée à la sortie.Cela ne contredit en aucun cas le concept UPS.

Le modèle peut disposer d'un écran LCD, qui affichera la situation d'alimentation des appareils connectés : disponibilité de l'énergie, nombre de consommateurs, charge de la batterie, etc.

Le système d'affichage réduit le coût de l'équipement. En plus, c’est plus pratique. Si vous avez besoin de connaître des paramètres, de nombreux modèles ont pour fonction de se connecter à un ordinateur

Pour connaître les paramètres d'alimentation, l'état des batteries de l'onduleur et son fonctionnement, vous pouvez le connecter à un ordinateur. Pour de nombreux modèles, cette fonction a été implémentée et un logiciel a été développé.

Il existe trois principaux types d'interfaces :

• USB. La connexion la plus courante entre un ordinateur et un UPS.
• RS-232 (port COM). Rarement présent dans les modèles domestiques.
• Ethernet 10/100. Il est utilisé pour contrôler à distance l’alimentation sans coupure.

Le logiciel d'obtention des caractéristiques de l'onduleur et de sa gestion n'est pas développé uniquement pour différentes versions de Windows. Par exemple, le fabricant bien connu Powercom dispose d'une version Android du logiciel qui vous permet de surveiller à distance l'état de l'alimentation et, si nécessaire, d'ajuster le fonctionnement de l'alimentation sans coupure.

Le logiciel vous permet de surveiller les principales caractéristiques du réseau électrique, telles que la tension d'entrée et de sortie, la fréquence. Vous pouvez également connaître la charge de la batterie et la température de l'appareil

Les alimentations sans interruption sont placées à proximité immédiate des consommateurs d'électricité protégés. Ils sont généralement placés au sol ou sur des étagères. Certains modèles sont équipés de fixations qui permettent de les monter au mur.

Qualité du courant de sortie

Les alimentations sans interruption doivent fournir un courant de qualité adéquate.Lorsqu'il fonctionne sur batteries, l'onduleur en est responsable et, dans le cas d'une alimentation secteur, les zones à problèmes doivent être atténuées par des filtres et un stabilisateur. Les interférences se produisant dans un circuit électrique ont différentes origines et conséquences sur l'électronique. C’est pourquoi cette question doit également être examinée attentivement.

Interférences et protection du réseau

Tous les UPS modernes sont équipés d'une protection contre les problèmes associés aux appareils en cours de maintenance. Si la charge totale dépasse le maximum autorisé ou si un court-circuit se produit, l'alimentation sans coupure coupera immédiatement l'alimentation.

Les interférences dans le réseau peuvent être divisées en fréquence et impulsion. Les premiers ne sont pas si dangereux, notamment pour les alimentations d’ordinateurs ou de téléviseurs qui convertissent le courant alternatif en courant continu. Ce dernier peut causer des problèmes avec n'importe quel appareil électronique.

Par conséquent, la plupart des onduleurs sont équipés d'une protection contre les surtensions et les harmoniques utilisant des varistances et des filtres haute fréquence.

La suppression des interférences sur la ligne se déroule en deux étapes. Tout d'abord, les varistances coupent les impulsions haute fréquence, puis le filtre atténue les petits sauts.

Le problème de l'apparition d'impulsions haute tension est typique non seulement des câbles électriques, mais également des réseaux de transmission de données - informatiques ou téléphoniques. Ils peuvent survenir en raison d'une exposition à l'électricité atmosphérique, de pannes de câblage à proximité, d'interférences électriques et d'autres raisons.

De nombreux fabricants produisent des modèles capables de protéger un réseau local. Pour cela, l'UPS dispose de deux Connecteur RJ-45 - un pour l'entrée et un pour la sortie. Le signal passe à travers un filtre qui supprime les surtensions. Pour les lignes téléphoniques, le système est le même, seuls les connecteurs sont au format RJ-11.

Basse et haute tension

Le réglage de la tension s'effectue à l'aide d'un régulateur de tension automatique (AVR), dont l'élément principal est un autotransformateur. Le principe de son fonctionnement est basé sur la modification du nombre de tours de l'un des enroulements, ce qui entraîne une modification de la tension dans le sens d'une augmentation ou d'une diminution de sa valeur.

La présence de l'AVR dans l'onduleur permet de ne pas activer le mode autonome à chaque fois si la tension s'écarte légèrement des valeurs standards. Cela augmente considérablement la durée de vie de la batterie.

Les multimètres professionnels tels que le CEM DT 9909 sont capables d'enregistrer la valeur de tension pendant une longue période. L'utilisation d'un tel appareil peut aider dans le choix d'un stabilisateur ou d'un UPS

Selon GOST 29322-2014, un écart de tension de 10 % par rapport à la valeur de référence est autorisé pendant une période ne dépassant pas 1 heure. Tous les onduleurs modernes équipés de régulateurs font face à de telles fluctuations.

Pureté de sortie

Le type de signal de sortie dépend du modèle d'onduleur installé dans l'alimentation sans coupure. Idéalement, la forme d’onde de la tension alternative devrait être une onde sinusoïdale. Mais après conversion via un onduleur, il prend une forme échelonnée.

Plus le nombre d'étapes de la courbe tension instantanée en fonction du temps est grand, meilleure est la qualité du courant alternatif. Ceci est important pour certains appareils

Pour les équipements contenant des moteurs électriques asynchrones (réfrigérateur, climatiseur), des alimentations à transformateur (équipement audio de haute qualité), des alimentations APFC (serveurs et ordinateurs puissants), vous avez besoin d'une onde sinusoïdale pure ou bien approchée.

Pas un seul onduleur, et donc aucun onduleur, ne produit une onde sinusoïdale pure, quoi qu'écrivent les fabricants d'équipements dans les brochures publicitaires. Le rapprochement du signal de sortie avec une sinusoïde est évalué par la distorsion harmonique totale (THD).

Le signal de sortie de l'unité peut être considéré comme sinusoïdal à un THD <5 %. Pour certains modèles, comme IMV NetPro 2000, ce chiffre n'est que de 2 %.

Règles d'utilisation d'UPS

Lors de l'achat d'une alimentation sans interruption pour organiser l'alimentation de secours, vous devez comprendre avec quels appareils elle peut être utilisée. Parfois, il est impossible de se débrouiller avec un simple UPS et vous devez alors prendre des mesures supplémentaires pour alimenter votre maison en électricité.

Connecter des appareils électroménagers

Les ordinateurs, modems, routeurs, équipements vidéo et audio sont des appareils domestiques ou de bureau typiques auxquels des alimentations sans interruption sont connectées. Si cette technique contient des alimentations à découpage ordinaires, il suffira alors d'acheter des modèles relativement bon marché qui ne produisent pas d'onde sinusoïdale pure.

Les modèles modernes sont compacts et présentent un design attrayant qui s'intègre harmonieusement aux autres équipements de l'intérieur d'un salon.

Il n’est pas non plus nécessaire d’acheter des produits coûteux pour l’éclairage. L'essentiel ici est de calculer correctement la puissance maximale et la durée de vie de la batterie.

En cas de pannes fréquentes, le problème du dégivrage imprévu des réfrigérateurs et de la détérioration des aliments est pertinent. Lors de la protection de tels équipements avec des moteurs asynchrones, des UPS de conception plus complexe seront nécessaires, car un signal sinusoïdal « pur » sera requis.

De plus, il est nécessaire de prendre en compte la présence de courants de démarrage qui surviennent lors du démarrage du moteur.Simplifiée pour les équipements de réfrigération, leur valeur peut être déterminée en multipliant la valeur de puissance par 5.

Si, par exemple, la cuisine dispose d'un réfrigérateur d'une puissance totale de 300 W (au démarrage - 1 500 W) et d'un congélateur de 200 W (au démarrage - 1 000 W), alors vous avez besoin d'une alimentation avec une onde sinusoïdale pure et une puissance maximale d'au moins 1700 W. Cette valeur a été obtenue dans le cas où le congélateur fonctionne et à ce moment-là, le réfrigérateur est allumé. Le démarrage simultané des deux moteurs est peu probable et un tel UPS résistera à une surtension d'une seconde de 2,7 kW.

Une unité de type en ligne d'une puissance maximale de 2000 W peut fonctionner pendant environ une demi-heure avec une consommation totale de 500 W. Étant donné que le mode refroidissement prend environ 5 minutes, l'alimentation sans interruption est garantie suffisante pour 6 démarrages des deux appareils.

Dans les maisons privées et les chalets, il est également important d'utiliser un UPS pour soutenir un système de chauffage à circulation forcée. Les pompes ont également besoin d'un sinus propre

Les systèmes d'alimentation électrique sans interruption sont également activement utilisés pour le travail chaudières à gaz. Compte tenu du coût du matériel connecté, il ne faut pas lésiner sur la qualité de l'onduleur dans ce cas.

Alimentation de secours et supplémentaire

Pour de nombreux appareils électroménagers, il est impossible de choisir un UPS bon marché, car une puissance maximale importante sera nécessaire avec une longue période de fonctionnement autonome. Les machines à laver, les fours électriques et les systèmes de climatisation distribués consomment beaucoup d’électricité.

Vous pouvez bien entendu vous passer de ces appareils en cas de panne de courant. Ceci est conseillé si de telles interruptions se produisent rarement et pendant une courte période.Mais si l'on décide de fournir une énergie autonome aux consommateurs puissants, il est préférable d'utiliser un générateur à essence ou diesel. Pour les démarrer rapidement en l'absence de tension, un système de transfert automatique (ATS) est utilisé.

Si vous disposez d’une source d’alimentation supplémentaire, un UPS vaut toujours la peine d’être utilisé, du moins pour les ordinateurs. Il est impossible d'obtenir un démarrage instantané du générateur et un rétablissement de l'alimentation électrique.

Stabilisation basse tension

Le problème de la basse tension est pertinent pour les installations connectées à des réseaux électriques anciens ou de faible puissance. Si cette situation se produit constamment, il est préférable d'utiliser l'entrée stabilisateur.

S'il existe un stabilisateur, la tension du réseau intra-maison sera ramenée aux valeurs standards. Cela affectera également les appareils qui ne sont pas connectés à l'onduleur.

Lorsque la tension diminue, le courant circulant dans le réseau intra-maison augmente. Par exemple, supposons que la puissance totale des consommateurs connectés à l'onduleur soit de 1,5 kW et que la tension fournie soit de 190 V.

Puis par La loi d'Ohm:

• je₁ = 1500 / 190 = 7,9 A – courant dans le circuit jusqu'à l'onduleur sans stabilisateur ;
• je₂ = 1500 / 220 = 6,8 A – intensité du courant dans le circuit jusqu'à l'onduleur avec stabilisateur.

Ainsi, un réseau intra-maison sans stabilisateur connaîtra une charge accrue, qui n'a peut-être pas été prise en compte lors du choix de la section de câblage.

Par conséquent, avec une basse tension constante, il est préférable d'installer un stabilisateur. Dans ce cas, la charge sur l'autotransformateur UPS sera moindre, ce qui prolongera sa durée de vie. De plus, en tenant compte de l'égalisation de tension, vous pouvez acheter des alimentations sans interruption moins chères.

Alimentation électrique sans interruption pour les consommateurs DC

Pour certains appareils, il est nécessaire de fournir une alimentation électrique ininterrompue en DC 12, 24 ou 48 V. Un onduleur de ce type est également disponible à la vente. Leurs marquages ​​contiennent l'abréviation « DC ». Des appareils avec une alimentation en tension de 60, 110 ou 220 V existent également, mais ils sont utilisés dans l'industrie ou l'énergie.

La différence entre les alimentations sans coupure CC dans la structure interne et les modèles classiques est l'absence d'onduleur. Les batteries sont connectées directement à la sortie via un contacteur avec un shunt de mesure limitant le courant pour éviter une décharge trop profonde des batteries.

Parfois, il peut y avoir un convertisseur stabilisateur en sortie si les appareils alimentés par l'onduleur sont sensibles à de petites fluctuations de tension.

Associé aux convertisseurs de tension, un UPS DC de 48 W est capable d'alimenter un système de vidéosurveillance avec un périmètre allant jusqu'à 1 km

Ces alimentations de secours sont utilisées pour protéger les équipements domestiques alimentés en courant continu suivants :

• Systèmes de vidéosurveillance et la sécurité ;
• capteurs de toutes sortes (fuite, fumée, incendie, mouvement, etc.) ;
• systèmes d'éclairage;
• appareils de télécommunication;
• systèmes de communication;
• composants du système de contrôle "Maison intelligente".

De nombreux UPS DC ont la possibilité de connecter des batteries externes. Dans ce cas, le fonctionnement autonome des appareils qu'ils desservent peut être très long.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

En bref sur les principales caractéristiques des UPS domestiques :

La variété des types d'onduleurs et de leurs caractéristiques est une conséquence des différentes conditions de leur utilisation : la puissance et le type d'appareils connectés, les paramètres et les problèmes typiques d'un réseau électrique particulier.Une alimentation sans coupure n'est généralement pas l'élément le plus coûteux du système, mais la stabilité de son fonctionnement en dépend. Par conséquent, vous devez déterminer les conditions de fonctionnement et sélectionner soigneusement un modèle.

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