Technológie záložných zdrojov (UPS)
V súvislosti s vysokým rastom kritických záťaží, v súčasnosti zahŕňa označenie UPS (Zdroje neprerušovaného napájania) produkty od niekoľkých stoviek VA, určené pre kancelárske zariadenia až do niekoľko MVA, pre počítačové alebo telekomunikačné centrá.
Zároveň sa uplatnené technológie diferencovali podľa charakteru, kritických vlastností a výkonu jednotlivých aplikácií.
Základné topológie statických zdrojov UPS
V súvislosti s vysokým rastom kritických záťaží, v súčasnosti zahŕňa označenie UPS (Zdroje neprerušovaného napájania) produkty od niekoľkých stoviek VA, určené pre kancelárske zariadenia až do niekoľko MVA, pre počítačové alebo telekomunikačné centrá. Zároveň sa uplatnené technológie diferencovali podľa charakteru, kritických vlastností a výkonu jednotlivých aplikácií.
A tak sa názvoslovie ponúkaných produktov vyvíjalo občas anarchickým, ba dokonca obchodne chybným spôsobom vzhľadom na užívateľa.
Z tohto dôvodu sa CEI (Medzinárodná elektrotechnická komisia) pokúsila pre jednotlivé typy UPS stanoviť normy a zmerať ich parametre, prvky, ktoré prebral Cenelec (Európsky výbor pre normalizáciu).
Norma EN 62040-3 v definuje tri normované typy UPS, ako aj metódy merania ich technických parametrov a to UPS na princípe:
- pasívneho čakania (po anglicky passive Stand-by),
- interakcie so sieťou (po anglicky Line-Interactive),
- dvojitej konverzie (po anglicky double conversion).
Princíp činnosti Passive Stand-by (VFD alebo Off-line)
(Voltage Dependent = napäťovo závislé zdroje)
Záložné zdroje pracujúce na princípe pasívneho čakania (Passive Standby) VFD – výstupné napätie aj frekvencia závislá od vstupnej frekvencie. Striedač sa v prípade výpadku elektriny aktivuje v priebehu niekoľkých ms (cca 5 ms) a zabezpečí napájanie z úložiska energie.
Využívajú sa pre ochranu zariadení a pracovných počítačových staníc. Cenovo patria medzi najlacnejšie spomedzi ostatných druhov UPS. Rozmerovo sú najmenšie vzhľadom k jednoduchosti využitia. Výstupné napätie pri prevádzke zo striedača nie je sínusové.
Ako to pracuje:
UPS počas bežnej prevádzky dodáva napájanie z elektrickej siete, ktoré je jednoducho filtrované, nie konvertované.
Prevádzka je sekvenčná, t.j. záťaž je prenesená z elektrickej siete na batériu a späť.
V prípade výpadku napájania, poklesu napätia, UPS pracuje z batérie aby dodávala stabilizované napájanie.
Táto technológia nie je vhodná pre často rušené inštalácie (priemyselné alebo zvláštne prostredia).
Popis technológie
VFD (výstupné napätie aj frekvencia závislá na vstupnej frekvencii), bežne nazývané Off Line. Tieto zdroje sú určené hlavné pre elektronické záťaže, ktoré sú na vstupe vybavené spínaným zdrojom. Medzi takéto záťaže patrí takmer každá elektronika od domácich spotrebičov, registračné pokladnice, počítače, základné malé servery a podobne. Tieto spotrebiče majú na vstupe usmerňovač, ktorý vytvorí pre napájanie vlastnej elektroniky malé jednosmerné napätie, ktorým je zariadenie ako celok napájané. O kvalitu napájania sa stará samotný spínaný zdroj v spotrebiči. Napätie pri prevádzke z batérie nie je sínusové a nie sú vhodné na napájanie záťaží, ktoré obsahujú motory, indukčnosti a podobne.
Výhody:
- Nízka cena.
- Často dostatočná výkonnosť pre komerčné prostredia.
Bloková schéma zdroja neprerušovaného napájania topológie Off-line
Princíp činnosti Line-Interactive (VI)
Pre stredný stupeň ochrany – do 3000 VA (Voltage Independent = napäťovo nezávislé zdroje) Záložné zdroje pracujúce na princípe interakcie so sieťou VI – výstupné napätie je nezávislé od vstupného, napätia, minimálne anomálie elektrickej siete sa vyrovnávajú prostredníctvom auto transformátora. Zdroje Line Interactive nedokážu korigovať frekvenciu vstupného napätia. Technológia by mala mať pri prevádzke z úložiska energie na výstupe sínusové napätie, avšak lacné ekonomické varianty majú tvar modifikovaného sínusu. Striedač je pripojený paralelne a zálohuje napájaciu sieť ; tiež zabezpečuje nabíjanie batérie. Vďaka reverznej prevádzke pracuje v interakcii so sieťou. Výrazy «Boost/Buck», «AVR» (automatické nastavenie napätia) a «Delta Conversion» označujú topológiu typu Line-Interactive. Využívajú sa na zálohovanie serverov a počítačových staníc. Cena je nižšia ako pri použití on-line UPS pri rovnakom výkone.
Ako to pracuje
- Prevádzka je identická s passive standby UPS.
- Tento UPS je riadený mikroprocesorom, ktorý monitoruje kvalitu elektrickej siete a reaguje na zmeny.
- Pri veľkých úbytkoch napätia sa aktivuje booster, ktorý ich kompenzuje.
Popis technológie
VI (výstupné napätie je nezávislé od vstupného, frekvencia áno), bežne nazývané Line interactive. Tieto záložné zdroje sú vybavené na výstupe spravidla autotransformátorom, ktorý pri znížení alebo zvýšení vstupného napätia zvýši, prípadne zníži výstupné napätie. Tieto zdroje by mali mat pri prevádzke z batérie na výstupe sínusový tvar napätia, no boj o dosiahnutie nižšej ceny v posledných rokoch začal za technológiu Line Interactive označujovať aj zdroje active offline technológie za Line interactive. Tejto technológie sú všetky zdroje označené ako Line Interactive, ktoré na výstupe majú pri prevádzke z batérie trapézové napätie, či inak nazývane aj ako modifikovaný sínus.
Bloková schéma zdroja neprerušovaného napájania topológie line interactive
Princíp činnosti dvojitej konverzie (VFI alebo On-line)
Pre najvyšší stupeň ochrany – od 700 VA
(Voltage and Frequency Independent = frekvenčne a napäťovo nezávislé zdroje)
Záložné zdroje pracujúce na princípe dvojitej konverzie (Double Conversion) VFI – výstupné napätie a frekvencia sú nezávislé od vstupného napätia a frekvencie. Napájanie spotrebičov prebieha bez prerušenia cez striedač. Úložisko energie (akumulátory) sa súčasne nabíja zo siete, alebo udržiava v nabitom stave. Striedač je sériovo vložený medzi sieť a používateľa. Elektrický výkon cez neho prechádza tranzitne bez prestávky. Pri výpadku sieťového napájanie dochádza k okamžitému prechodu na batériový režim bez prerušenia dodávky elektriny.
Technológia dvojitej konverzie je najrozšírenejšia v rámci technológií zdrojov UPS. Využíva sa na zálohovanie akýchkoľvek aplikácií bez obmedzení. Cena je z uvedených technológií najvyššia, ale chráni napájanú záťaž pred všetkými poruchami v elektrickej sieti.
Ako to pracuje:
Dvojkonverzné UPS potláčajú rušenia elektrickej siete, ktoré dokážu zničiť počítače. Vstupný prúd je plne regenerovaný trvalou konverziou zo striedavého na jednosmerný a potom späť na striedavý. Táto technológia je nepostrádateľná pre vitálne firemné inštalácie a poskytuje trvalú ochranu napájania.
Dvojkonverzné UPS prepínajú na napájanie z batérie len pri výpadku elektrickej siete.
Popis technológie
VFI (výstupné napätie a frekvencia nezávislé od vstupného napätia a frekvencie) nazývané ako On Line alebo dvojitej konverzie. Len dvojitá konverzia (usmernenie vstupného striedavého napätia a potom jeho rozstriedanie na striedavé) je technológiou, ktorá dokáže na výstupe dodávať úplne nezávislé napätie a frekvenciu od vstupných hodnôt. Používanie termínu On Line môže zavádzať, nakoľko zdroj môže komunikovať On Line, no dvojitej konverzie nie je. Rovnako ako progresívna technológia napríklad prepínajúca na batérie bez prerušenia záťaže, no nezávislá od vstupnej frekvencie nie je.
Výhody:
- Vysoko výkonná technológia a poskytujúca trvalú ochranu napájania.
- Trvalé napájanie pre aplikácie
- Trvalá regulácia výstupného napätia.
Bloková schéma zdroja neprerušovaného napájania topológie On-line
Stránky podpory
- Typy porúch elektrickej siete
- Technológie záložných zdrojov (UPS)
- Aplikácie záložných zdrojov
- Využitie záložných zdrojov UPS
- Hlavné časti zdrojov UPS On-line
- Prevádzka UPS On-line
- Rozdelenie záložných zdrojov podľa modularity
- Transformátorové a beztransformátorové zdroje UPS
- Stupne ochrany zariadení
- Vyššie harmonické