Systemy zasilania awaryjnego „uninterrupted power system” (UPS)

Niezawodność zasilania urządzeń elektrycznych to zawsze dobra wiadomość, przedłużająca żywotność i komfort użytkowania. Żyjemy w świecie technologii i automatyzacji, dlatego zawsze musimy mieć zasilanie dla naszych urządzeń. Większość dobrodziejstw cywilizacji jest zasilana ze źródeł elektrycznych. Staje się więc jasne, że istnieje pewna zależność od źródła energii elektrycznej. Bardzo wygodnie jest nam obudzić się w ciepłym domu przy dźwiękach radia i wypić filiżankę gorącego napoju, oglądając wiadomości na ekranie gadżetu. Przyjmujemy już te rzeczy za pewnik. Zastanawiałeś się nad pytaniem „co jeśli energia źródła chwilowo zniknie?”. Co zrobić z ekspresem do kawy? Jaka jest dziś pogoda i wiadomości? Ale jak zjechać na parking bez windy? Ty i ja chcemy, bo warto, korzystać z naszych urządzeń w dogodnym dla nas czasie. Nie godzimy się na czekanie na podłączenie prądu do sieci miejskiej. Właśnie dla nieprzerwanego zasilania urządzeń elektrycznych inżynierowie stworzyli systemy nieprzerwanego zasilania „system zasilania awaryjnego” (UPS).

Jednostka „1” jest bateryjnym zasilaczem sieciowym. Jednostka ta musi dostarczać energię do akumulatora i jednocześnie zasilać użytkownika końcowego. Przy doborze jednostki należy wziąć pod uwagę łączną moc użytkownika, kompensację strat energii na konwersję przez wszystkie elementy systemu oraz odtworzenie rezerwy energii w akumulatorze. Zasilacz bateryjny jest urządzeniem służącym do przetwarzania energii wejściowej w postaci odpowiedniej charakterystyki akumulatora. Np. w przypadku zastosowania akumulatora kwasowo-ołowiowego blok „1” powinien dawać napięcie odpowiadające poziomowi naładowania akumulatora (dla akumulatora samochodowego jest to 13-14 woltów). W przypadku korzystania z gniazdka domowego jako źródła energii potrzebny jest blok przetwornicy AC/DC o napięciu wejściowym prądu przemiennego 200-240 V o częstotliwości 50 Hz i mocy wystarczającej do zasilania podłączonych urządzeń i ładowania akumulatora. Możliwe jest również podłączenie do kilku różnych źródeł. Często musimy być zasilani z miejskiej sieci baterii słonecznych i generatora benzynowego, więc możliwe jest uzyskanie energii z kilku źródeł.

bateria litowo-jonowa (Li-ion) jest przeznaczona do zasilania użytkowników przez długi czas, zgodnie ze swoimi właściwościami bardzo dobrze nadaje się do stosowania w zasilaczach UPS. Średnio ten typ „przeżywa” w zasilaczu UPS 15 lat, po czym należy go wymienić. Do zalet należy zaliczyć największą pojemność, krótki czas ładowania (od 30 minut) oraz możliwość ładowania dużym prądem. Wadę można nazwać wysokim kosztem, dużymi wymaganiami co do charakterystyki ładowania/rozładowania oraz koniecznością stosowania modułów BMS (Battery Management System). Jeśli chodzi o koszt w porównaniu do rozrusznika (AGM), biorąc pod uwagę żywotność (5 razy dłuższa), może to być lepszy wybór.
bateria litowo-polimerowa (LiFePo) jest przeznaczona do zasilania użytkowników przez długi czas zgodnie z charakterystyką, która doskonale nadaje się do stosowania w zasilaczach UPS. Średnio ten typ „przeżywa” w zasilaczu UPS 15 lat, po czym należy go wymienić. W przeciwieństwie do akumulatorów typu „Li-ion”, akumulator litowo-polimerowy przeznaczony jest do zasilania odbiorników o dużej mocy, jest w stanie dostarczyć dużą moc w krótkim czasie (do 80% mocy w ciągu 2-30 minut). Do plusów można zaliczyć dużą pojemność, krótki czas ładowania (od 30 minut) oraz możliwość ładowania dużym prądem. Wadę można nazwać wysokim kosztem, dużymi wymaganiami co do charakterystyki ładowania/rozładowania oraz koniecznością stosowania modułów BMS (Battery Management System). Jeśli chodzi o koszt w porównaniu z początkowym (AGM), biorąc pod uwagę żywotność (5 razy dłuższa), może być lepszym wyborem dla konsumentów, którzy potrzebują dużej mocy w krótkim czasie (np. napęd podnośnika).

Jednostka „3” to jednostka przetwarzająca energię baterii na zasilanie urządzenia. Głównym zadaniem zasilacza UPS jest dostarczenie energii o wymaganej charakterystyce nie przez wymagany czas, niezależnie od obecności lub braku energii ze źródła (sieci, energii słonecznej, generatora benzynowego itp.). Zasilamy głównie sprzęt AGD, więc musimy mieć energię na wyjściu układu o charakterystyce zbliżonej do gniazdka sieciowego. Ważne jest, aby zrozumieć, że urządzenia gospodarstwa domowego są podzielone na dwa typy zgodnie z ich właściwościami elektrycznymi. Pierwszy typ wymaga obecności tak zwanej „sinusoidy”, to znaczy jest zasilany bezpośrednio prądem przemiennym o sztywnej charakterystyce. Do takich urządzeń należą precyzyjne urządzenia elektroniczne (pomiar sprzętu medycznego) oraz silniki elektryczne (pralki, wiertarki itp.). Drugi typ nie wymaga tzw. „sinusoidy” i najczęściej zasilany jest przez wbudowaną przetwornicę (komputer, smartfon, lampy, mikrofalówka itp.). Dla tego typu możliwe jest zasilanie ze źródła o tzw. „zmodyfikowanej fali sinusoidalnej”. akumulatorowy konwerter prądu stałego na prąd zmienny o charakterystyce zbliżonej do sieci nazywa się falownikiem „INVERTER DC/AC”. Wybierając falownik, należy zwrócić uwagę na następujące pytania:
– dostępność urządzeń wymagających „sinusoidy”;
– sumaryczna moc urządzeń, które będą jednocześnie podłączone do falownika;
– Napięcie źródła UPS (akumulatora).
Po przeanalizowaniu konsumenta jasno rozumiemy, jakiego rodzaju falownika potrzebujemy. Biorąc pod uwagę wymagania dla falowników, jasne jest, że falownik z „sinusoidą” nadaje się do zasilania wszystkich typów urządzeń, ale z jakiegoś powodu stosuje się „zmodyfikowaną falę sinusoidalną”. Więc o co chodzi? Odpowiedź jest prosta – „koszty energii konwersji i koszty sprzętu”. Problem leży w zużyciu energii podczas konwersji charakterystyki energetycznej. Podczas pracy falownika „zmodyfikowana sinusoida” koszty konwersji wynoszą średnio 5% całkowitej mocy, a dla „sinusoidy” średnio 10%. Biorąc pod uwagę ten parametr i koszt takich falowników (różnica wynosi około 40-80%), często stosuje się „zmodyfikowaną falę sinusoidalną”. Energia pobierana przez falownik musi być pobierana z akumulatora, dlatego konieczne jest zwiększenie pojemności (kosztu) akumulatorów, co nie zawsze jest wskazane. W przypadku konieczności zasilania urządzeń gospodarstwa domowego w większości przypadków nie ma potrzeby stosowania falownika typu „sinusoida”, dlatego uzasadnione jest zastosowanie falownika typu „modyfikowany sinusoida”.

Po przeczytaniu tej części możesz już jasno określić rodzaje bloków potrzebnych do zbudowania UPS na swoje potrzeby. Konkretne parametry konkretnego sprzętu są w każdym przypadku obliczane i dobierane z marginesem mocy w granicach 10%.

wróć do „PRZYDATNE PUBLIKACJE”