Rodzaje,parametry,budowa,zasada działania i dobór zasilania awaryjnego UPS

UPS jest zasilaczem awaryjnym UPS jest zasilaczem awaryjnym. Urządzenie to jest wyposażone w akumulator, który magazynuje prąd pobrany z sieci elektrycznej. W razie zaniku energii przekazuje go do komputera. Dzięki temu uruchomiony system i aplikacje w dalszym ciągu działają.

RODZAJE: zasilacze awaryjne „off-line”,       zasilacze awaryjne „line-interactive”,       zasilacze awaryjne „on-line”

zasilacz awaryjny „off-line” Zasilacz awaryjny off-line podczas pracy z poprawną siecią zasilającą (podstawowy stan pracy) zasila bezpośrednio z niej chronione urządzenia, jednocześnie mierzy parametry zasilania i ładuje wewnętrzne akumulatory. Podczas zaniku, nadmiernego obniżenia czy wzrostu napięcia w sieci zasilającej przechodzi na pracę awaryjną (w autonomiczny stan pracy). W momencie przejścia na pracę awaryjną zasilacz uruchamia swój wewnętrzny falownik (zasilany akumulatorami) generując na wyjściu napięcie przemienne 230V jednocześnie odłączając się od wadliwej sieci zasilającej

zasilacz awaryjny „line-interactive”, W zasilaczach line-interactive transformator główny pełni podwójną rolę pracując w układzie prostownika ładującego akumulatory (opcjonalnie, również stabilizatora napięcia wyjściowego AVR) w trakcie pracy z poprawną siecią zasilającą, oraz w układzie falownika podczas awarii zasilania

zasilacz awaryjny „on-line” Zasilacz awaryjny on-line zapewnia całkowitą separację zasilanych urządzeń od sieci zasilającej. Separacja jest wynikiem podwójnego przetwarzania. Zmienne napięcie sieciowe 230V przetwarzane jest na napięcie stałe, z którego jednocześnie ładowane są akumulatory, a następnie ponownie wytwarzane jest napięcie zmienne na wyjściu zasilacza o kontrolowanych parametrach. Zmiany napięcia wejściowego nie mają bezpośredniego wpływu na napięcie wyjściowe

PARAMETRY 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).

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.

ZASADA DZIAŁANIA

BUDOWA

DOBÓR ZASILANIA AWARYJNEGO UPS Ochrona zasilania jest bardzo prosta — wystarczy zainstalować zasilacz UPS. Systemy elektroniczne, takie jak sieci komputerowe, systemy zarządzania budynkiem czy systemy zabezpieczeń, stanowią ważne narzędzia zapewniające ciągłość pracy oraz bezproblemowe i wydajne działanie organizacji. Bez odpowiedniego systemu zasilania awaryjnego może nastąpić paraliż działań organizacji, w wyniku którego zostaną utracone informacje, a produktywność i zyskowność firmy znacznie się zmniejszy. Najprostszym sposobem zabezpieczenia systemów o znaczeniu krytycznym jest zakup systemu zasilania awaryjnego (UPS).

WADY I ZALETY Zasilacze line-interactive stosowane w systemie zasilania rozproszonego ZALETY: -Niska cena jednostkowa zasilacza -Niska cena jednostki mocy (VA) -Zerowy koszt instalacji -Skalowalność (nowy komputer - nowy zasilacz) -Prosta optymalizacja w zakresie zapotrzebowania na moc (duży asortyment typów) -Niski koszt eksploatacji (mały pobór energii podczas pracy sieciowej oraz wyłączanie zasilacza wraz ze stanowiskiem komputerowym po zakończeniu pracy) -Duża niezawodność systemu rozproszonego -Brak kosztów konserwacji -Brak kosztów z tytułu zajmowanego miejsca (brak potrzeby adaptacji pomieszczeń) -Szybki start (wraz z załączanym stanowiskiem, brak potrzeby ciągłej pracy) -Cicha praca (brak wentylatora w małych mocach) -Niskie koszty serwisu (wymiana akumulatora tylko w jednym zasilaczu jednocześnie, łatwość dostarczenia do serwisu WADY: -Mała separacja od sieci zasilającej -Ograniczona stosowalność ze względu na przebieg quasi-sinusoidalny -Utrudnione zarządzanie programowe ze względu na ilość zasilaczy

Zasilacze nadmiarowe on-line stosowane w systemie zasilania rozproszonego ZALETY: -Bardzo duża niezawodność wynikająca z nadmiarowości -Zerowy koszt instalacji w przypadku małych mocy -skalowalność (przyrost stanowisk - dodatkowy moduł zasilacza) -Duża separacja od sieci zasilającej -Szerokie zastosowanie ze względu na przebieg sinusoidalny -Szybki start (możliwość wyłączania na noc - oszczędność energii i akumulatorów) WADY: -Wysoka cena jednostkowa zasilacza -Wysoka cena jednostki mocy (VA) -Głośna praca (szum wentylatorów)

Zasilacze on-line stosowane w systemach centralnego zasilania ZALETY: -Duża separacja od sieci zasilającej -Szerokie zastosowanie ze względu na przebieg sinusoidalny -Łatwe zarządzanie programowe (jeden zasilacz) WADY: -Wysoka cena jednostki mocy (VA) -Wysoka cena jednostkowa zasilacza -Ograniczona możliwość optymalizacji dostarczanej mocy (mały asortyment mocy) -Brak skalowalności (system zamknięty) -Konieczność stosowania wydzielonej instalacji elektrycznej (koszty instalacji, jej zabezpieczenia przed zastosowaniem do innych celów, oznakowanie, elementy zabezpieczenia - bezpieczniki, by-pass, wyłącznik ppoż.) -Koszt wydzielonego pomieszczenia lub powierzchni (koszt klimatyzacji) -Ograniczona możliwości optymalizacji czasu pracy (praca ciągła ze względu na brak informacji o aktualnie pracujących stanowiskach komputerowych i ograniczony dostęp do UPS'a) -Duży koszt energii (ograniczona sprawność i ciągły czas pracy) -Stosunkowo małe bezpieczeństwo (uszkodzenie zasilacza powoduje niesprawność całej sieci komputerowej i utrata efektów pracy wszystkich użytkowników) -Koszty konserwacji (czyszczenie wentylatorów przez wykwalifikowany personel serwisowy) -Duże koszty serwisu (np. wymiana jednoczesna wszystkich akumulatorów przez ekipę serwisową u użytkownika) -Głośna praca (szum wentylatorów)

BIBLIOGRAFIA 1. http://przemyslaw.lisowski.w.interia.pl 2. http://google.pl/ 3. http://evertiq.pl 4. http://www.chloridepower.com 5. http://pl.wikipedia.org 6. http://www.komputerswiat.pl/ 7. http://pclab.pl/ 8. http://www.google.com/imghp?hl=pl 9. http://www.andrzej-nowak.cba.pl/

KONIEC Prezentację przygotował :