24

www.elektro.info.pl

3/2002

szybkie

³¹czniki

bezstykowe

Wiele urz¹dzeñ, takich

jak na przyk³ad, komputery,

systemy sterowania, systemy

alarmowe, systemy automatyki

i zabezpieczeñ, sprzêt AGD itd.,

do swojej prawid³owej pracy

wymaga ci¹g³ego zasilania.

W takich przypadkach zazwyczaj

s¹ stosowane bezprzerwowe

zasilacze (UPS), eliminuj¹ce

skutki ewentualnych zaników

napiêcia sieci energetycznej.

Zasilacze UPS standardowo

s¹ wyposa¿ane w uk³ad

obejœciowy (bypass), który

podczas du¿ych przeci¹¿eñ

lub zwaræ w zasilanym

obwodzie pozwala na zasilanie

odbiorników bezpoœrednio

z sieci zasilaj¹cej.

O

bwód obejœciowy jest
zwykle realizowany
przy wykorzystaniu

styczników, sterowanych przez
uk³ad elektroniczny. Tego ro-
dzaju prze³¹czenie nie zapew-
nia ci¹g³ej pracy odbiorników,
wra¿liwych na krótkotrwa³e
zaniki zasilania. Bezstykowe
³¹czniki typu „static switch”
przeznaczone s¹ do szybkiego
prze³¹czania jedno- lub trójfa-
zowych obwodów napiêcia
przemiennego. Prze³¹czenie –
przy czêstotliwoœci sieci zasila-
j¹cej 50 Hz – nastêpuje w cza-
sie poni¿ej 4 ms, co pozwala
na zachowanie ci¹g³oœci pra-
cy nawet najbardziej wra¿li-
wych odbiorników.

£¹czniki te charakteryzuj¹:

n

niewielkie wymiary,

n

³atwoœæ instalacji,

n

prosta obs³uga,

n

eliminacja przepiêæ w zasi-
lanym obwodzie (ochronniki
p.przepiêciowe),

n

bardzo krótki czas prz e ³ ¹-
czania,

n

bardzo du¿a przeci¹¿al-
noœæ pr¹dowa,

n

sygnalizacja stanu pracy.

Zasada dzia³ania ³¹cznika

jest przedstawiona na ry-
sunku 1.

Urz¹dzenie zawiera dwa

³¹czniki tyrystorowe, mikrop-
rocesorowy uk³ad sterowania
oraz elementy ochrony przepiê-
ciowej i pr¹dowej.

W rezultacie zaniku (rys. 2)

napiêcia linii podstawowej
(przebieg górny) nastêpuje
prze³¹czenie, a przerwa w za-
silaniu (linia wyjœciowa – prze-
bieg dolny) wynosi ok. 2,5 ms.

Prze³¹czenie mo¿e byæ re-

alizowane rêcznie (tryb serwi-
sowy) lub automatycznie
w przypadku:

n

przekroczenia ustalonego
zakresu przez napiêcie
w³¹czonej linii,

n

przekroczenia ustalonego
progu pr¹dowego w linii
podstawowej.
Na kolejnych oscylogramach

s¹ przedstawione przyk³ady
dzia³ania szybkiego ³¹cznika
bezstykowego.

Przerwa kilku milisekund

przy prze³¹czeniu serwisowym
by³a rezultatem przesuniêcia
fazowego linii rezerwowej

dr Andrzej Baranecki,

Tadeusz P³atek,

Marek Niewiadomski

25

3/2002

www.elektro.info.pl

Rys. 2 Oscylogram prze³¹czenia

Rys. 1 Schemat ³¹cznika bezstykowego

Rys. 3 Oscylogram prze³¹czenia przy:

spadku napiêcia l.podstawowej

(a), wzroœcie napiêcia

l.podstawowej (b),

serwisowym prze³¹czeniu przy

braku synchronizacji

l.podstawowej i rezerwowej (c)

b)

c)

F

w stosunku do podstawowej
o 180°. Symulowano w ten
sposób prze³¹czanie, gdy liniê
rezerwow¹ stanowi³ agregat
pr¹dotwórczy, pracuj¹cy bez
synchronizacji z sieci¹ energe-
tyczn¹. Podczas serwisowego
prze³¹czenia przy liniach zsyn-
chronizowanych, czas prz e ³ ¹-
czenia nie przekracza 0,1 ms.

Dziêki bardzo du¿ej szyb-

koœci prze³¹czania oraz innym
(ju¿ wymienionym) zaletom,
³¹czniki bezstykowe mog¹
mieæ wiele zastosowañ, zwiêk-
szaj¹cych niezawodnoœæ zasi-
lania odbiorników AC. Jako wy-
posa¿enie bezprzerwowych za-

a)

silaczy UPS, ³¹czni-
ki typu static switch
– jak ju¿ wspomnia-
no – decyduj¹
o szybkoœci w³¹cza-
nia obwodu obejœ-
ciowego.

W przypadku wy-

posa¿enia zasilacza
UPS w ³¹cznik sty-
kowy (rys. 4a), ist-
nieje mo¿liwoœæ
uzupe³nienia insta-
lacji ³¹cznikiem sta-
tycznym – nale¿y
wtedy uk³ad stycz-
nikowy wy³¹czyæ
lub pozostawiæ do
celów serwisowych.

£¹cznik statycz-

ny, dziêki bardzo du-
¿ej przeci¹¿alnoœci
pr¹dowej (40 xI

n

dla

kilku kVA i 20 xI

n

dla

kilkudziesiêciu kVA
w czasie 20 ms), za-
pewnia – po prz e ³ ¹-
czeniu na zasilanie
z sieci energetycznej
– bardzo szybkie od³¹czenie li-
nii lub odbiornika, w którym
powsta³o zwarcie.

Dziêki szybkiemu prz e ³ ¹-

czeniu i umo¿liwieniu przep³y-
wu du¿ego pr¹du, ³¹cznik sta-
tyczny zapewnia szybkie za-
dzia³anie bezpiecznika
w zwartym obwodzie. Skraca
to czas przerwy w zasilaniu po-
zosta³ych obwodów (rys. 5),
do³¹czonych do zasilacza
UPS, na wyjœciu którego –
przed od³¹czeniem zwarcia –
napiêcie spada do zera.

Statyczne ³¹czniki bezsty-

kowe umo¿liwiaj¹ realizacjê
uk³adów z redundancj¹, cha-
rakteryzuj¹cych siê znacznie
zwiêkszon¹ niezawodnoœci¹
zasilania. Na rys. 6a jest przed-
stawiony uk³ad dwóch UPS-
ów, zasilaj¹cych dwa obwody
(1L i 2L). Niezale¿nie od wew-
nêtrznych ³¹czników statycz-

26

www.elektro.info.pl

3/2002

nych, w systemie uwzglêdnio-
no agregat pr¹dotwórczy, za-
pewniaj¹cy zasilanie odbiorni-
ków w przypadku d³ugotrwa-
³ych zaników napiêcia w sieci
energetycznej, przekraczaj¹-
cych mo¿liwoœci zainstalowa-
nych barterii akumulatorów.

Do³¹czenie dwóch zewnêt-

rznych ³¹czników statycznych
znacznie zwiêksza niezawod-
noϾ zasilania obydwu linii (1L
i 2L). Linia 1L mo¿e byæ zasi-
lana z 1AC, baterii lub agrega-
tu oraz dodatkowo (w czasie
konserwacji lub uszkodzenia
wymienionych elementów) z li-
nii 2AC i baterii drugiego UPS.

Wszystkie przedstawione

rozwi¹zania mog¹ byæ realizo-
wane równie¿ w uk³adach za-
si-lania trójfazowego.

q

Rys. 5 Szybkie od³¹czanie zwartego obwodu

Rys. 6 System bezprzerwowego zasilania:

dwa niezale¿ne uk³ady UPS (a),

system z redundancj¹ (b)

a)

b)

Rys. 4 Zasilacze UPS: z bypasem stycznikowym (a), z bypasem statycznym (b),

z zewnêtrznym ³¹cznikiem statycznym (c)

a)

b)

c)