PARAMETRY ZASILACZY UPS

Zasilacze UPS są źródłem napięcia gwarantowanego o bardzo wysokiej jakości. Chronią one grupę urządzeń o najwyższym priorytecie zasilania przed zanikami napięcia, wahaniami napięcia i częstotliwości, przepięciami, a także stanowią doskonały filtr dla wyższych harmonicznych, które mogą wystąpić w sieci energetycznej. Zasilacze UPS z transformatorem separacyjnym w torze głównym zapewniają ponadto izolację galwaniczną odbiorników od systemu energetycznego obiektu.

UPS-y to, pomimo wielu cech wspólnych, bardzo różnorodne urządzenia. Różnią się nie tylko mocą, ale i konstrukcją. Najmniejsze jednofazowe zasilacze mają moc około 250 VA, służą, więc do zasilania pojedynczych komputerów, największe to jednostki trójfazowe o mocy kilkuset kVA (w układach równoległych nawet znacznie powyżej 1 MVA) - z tych można np. kompleksowo zasilać całe sieci napięcia gwarantowanego w budynkach biurowych, czy procesy technologiczne w przemyśle.

Istotne jest przede wszystkim to, czy zasilacz jest przeznaczony do instalacji stałych, czy jest przystosowany do bezpośredniego włączania urządzeń odbiorczych. W pierwszym przypadku zastosowanie dodatkowych środków ochrony przeciwporażeniowej jest naturalną konsekwencją budowy sieci odbiorczej, w drugim jakakolwiek ingerencja w układ odbiorczy jest, co najmniej nieuzasadniona.

Podczas nieobecności sieci lub jej złych parametrów wykorzystywana jest energia zgromadzona w akumulatorach. Rodzaj, pojemność i charakterystyki napięciowo - prądowe zastosowanych akumulatorów wyznaczają czas, w którym napięcie gwarantowane będzie obecne.

Możliwe stany pracy UPS:

• praca normalna - parametry sieci energetycznej prawidłowe, energia pobierana z sieci, baterie naładowane lub ładowane

• praca bateryjna - brak sieci lub parametry sieci poza tolerancją, energia pobierana z baterii

• obejście (by-pass) - parametry sieci energetycznej prawidłowe, energia pobierana z sieci, baterie naładowane lub ładowane, przeciążenie lub awaria systemu

Wybrane parametry UPS i ich wpływ na działanie systemu

Moc wyjściowa / Współczynnik mocy wyjściowej

Moc wyjściowa pozorna UPS podawana jest w VA, kVA lub MVA. Współczynnik mocy wyjściowej (cosφ wy) wyznacza moc czynną UPS wyrażoną w W, kW lub MW. Dla przykładu zasilacz UPS o mocy 100kVA i cosφ=0,8 można obciążyć trwale mocą 80kW. W zależności od mocy urządzeń i ich producenta współczynnik mocy może zawierać się w zakresie 0,6 (dla najmniejszych jednostek) do 1,0 (dla jednostek najbardziej zaawansowanych technologicznie), typowo 0,8.

Tolerancja napięcia wejściowego

Tolerancja napięcia wejściowego podawana w % określa zakres napięcia w którym zasilacz UPS pracuje poprawnie tj. nie przechodzi w tryb pracy bateryjnej. Nawet jeśli dostawca energii elektrycznej gwarantuje stabilność napięcia w zakresie -15% ... +10% wartości znamionowej, to zakres napięcia tolerowanego przez UPS powinien być szerszy, zwłaszcza przy współpracy z agregatem prądotwórczym.

Tolerancja częstotliwości napięcia wejściowego

Tolerancja częstotliwości podawana w % określa zakres częstotliwości napięcia wejściowego, w którym zasilacz UPS pracuje poprawnie tj. nie przechodzi w tryb pracy bateryjnej. Ten parametr jest istotny przy zasilaniu UPS z innych źródeł niż sieć zawodowa.

Tolerancja szybkości zmian częstotliwości - Slew rate

Parametr ten jest wyrażony w Hz/s i wyznacza maksymalną szybkość zmian częstotliwości napięcia wejściowego, przy której wyjście zasilacza UPS pozostaje nadal w synchronizacji z wejściem. W niektórych typach zasilaczy UPS przekroczenie tego progu oznacza przejście UPS w tryb pracy bateryjnej. Parametr ten określa zdolność UPS do współpracy z agregatem prądotwórczym.

Współczynnik mocy wejściowej - cosφ we

Współczynnik mocy wejściowej wyznacza przesunięcie fazowe pomiędzy prądem wejściowym zasilacza a napięciem zasilającym. Współczynnik ten powinien być dopasowany do charakteru źródła zasilania. Im wyższa jest jego wartość, tym mniejszą moc bierną pobiera zasilacz.

Zniekształcenia prądu wejściowego - THD Iwe

Wysoki współczynnik zawartości harmonicznych w prądzie wejściowym może być przyczyną odkształceń napięcia zasilającego. Im mniej stabilne źródło napięcia, tym większe odkształcenia. Nieodpowiedni kształt napięcia zasilającego może powodować przejście UPS w tryb pracy bateryjnej. Przy współpracy zasilacza UPS z agregatem prądotwórczym należy stosować odpowiednie przewymiarowanie mocy agregatu do mocy UPS, w zależności od wartości tego współczynnika.

Przeciążalność

Przeciążalność określa zdolność wygenerowania przez zasilacz UPS odpowiednio większej mocy (prądu) w stosunku do wartości znamionowej przez określony czas. Przeciążenia mogą wystąpić w przypadku odległych zwarć, załączania odbiorników o dużym prądzie rozruchowym itd. Dopuszczalna wartość przeciążenia wyjścia UPS i czas jego trwania to najczęściej charakterystyka temperaturowa falownika. Przy jej przekroczeniu UPS przechodzi na by-pass.

Współczynnik szczytu - Crest factor

Współczynnik szczytu to stosunek wartości maksymalnej prądu wyjściowego do jego wartości skutecznej. Współczynnik ten wyznacza zdolność UPS do zasilania odbiorników nieliniowych (zasilacze impulsowe itp.). Przy zbyt niskiej wartości tego współczynnika mogą wystąpić odkształcenia napięcia wyjściowego UPS.

"Miękki" start

Układ "miękkiego" startu jest właściwie niezbędny dla zapewnienia prawidłowej współpracy zasilacza UPS z agregatem prądotwórczym. Stopniowe narastanie prądu wejściowego UPS w czasie kilku ... kilkunastu sekund nie powoduje zbyt dużych wahań prędkości obrotowej agregatu i tym samym gwarantuje utrzymanie częstotliwości napięcia zasilającego w zakresie tolerowanym przez UPS.

Sprawność

Sprawność zasilacza UPS jest niezwykle istotna z punktu oszczędności i kosztów eksploatacji. Im wyższa sprawność tym mniejsze straty ciepła emitowane do otoczenia, mniejsza moc systemu klimatyzacji (wentylacji) i mniejsze koszty jego eksploatacji.

Czas podtrzymania

Czas podtrzymania zależy w zdecydowanym stopniu od zastosowanego zestawu baterii. Na czas podtrzymania wpływa także sprawność zasilacza UPS (straty cieplne falownika). Czas podtrzymania podawany jest dla obciążenia znamionowego (decyduje moc czynna wyrażona w W, kW lub MW).

      

Miejsce zasilacza awaryjnego UPS

Alternatywnym sposobem rozwiązania zasilania awaryjnego jest zastosowanie tanich zasilaczy małej mocy do zabezpieczania poszczególnych odbiorników w rozproszonym systemie zasilania. UPS-y małej mocy wykonywane są z reguły w technologii line-interactive. Oznacza to, że zabezpieczane urządzenia są normalnie zasilane z sieci elektrycznej poprzez filtr przeciwzakłóceniowy zawarty w zasilaczu, a dopiero awaria zasilania powoduje uruchomienie wewnętrznego falownika UPS i dostarczenie energii z wewnętrznych akumulatorów zasilacza. Proces startu falownika i odłączenia zasilacza od wadliwego źródła zasilania trwa na tyle krótko, że zabezpieczane urządzenia nie dostrzegają przerwy w zasilaniu.

Do zasilania komputerów i innych urządzeń o nieliniowym poborze prądu często wystarcza napięcie tzw. quasi-sinusoidalne. UPS-y z napięciem quasi-sinusoidalnym na wyjściu podczas pracy awaryjnej charakteryzują się dużą sprawnością. Dodatkową ich zaletą jest niska cena jednostkowa za kilovoltamper gwarantowanej mocy, przez co są chętnie kupowane przez mniej zamożnych użytkowników.

3

---