Systemy zasilania gwarantowanego UPS w obiektach przemysłowych
116
Nowoczesne zasilacze UPS mają niski poziom zawartości harmo-
nicznych w prądzie wejściowym (przy 25–100% obciążenia poni-
żej 3,5%) [7]. Wejściowy współczynnik mocy jest natomiast bliski
jedności w całym zakresie obciążenia (przy 25–100% w zakresie
0,92–0,99). W praktyce w obiektach przemysłowych stosuje się
niemal wyłącznie wysokiej klasy zasilacze awaryjne typu true on-
-line z podwójną konwersją [1]. Istnieje ponadto kategoria tzw.
beztransformatorowych zasilaczy, również klasy true on-line (tech-
nologia VFI).
UPS-y transformatorowe zapewniają izolację tylko pomiędzy obwo-
dami DC a wyjściem zasilacza, nie mają natomiast kontroli napię-
cia DC na by-passie. Urządzenia beztransformatorowe charak-
teryzują się szeregiem zalet [3]: zwiększeniem niezawodności
(MTBF), żywotności i sprawności AC/AC, zmniejszeniem gabary-
tów i masy oraz poziomu zakłóceń EMI, a także niższym kosztem,
który wynika z braku transformatora. W przypadku beztransfor-
matorowego zasilacza awaryjnego o mocy 100 kVA jego spraw-
ność wynosi ok. 97%, natomiast UPS tej samej mocy, wykonany
w technologii z wykorzystaniem transformatora, ma sprawność ok.
92%. Emisja ciepła jest natomiast 2,6 razy mniejsza (2,4 kW w sto-
sunku do 6,4 kW).
Nowoczesne zasilacze awaryjne, w tym w szczególności wykorzy-
stywane w obiektach przemysłowych, bazują najczęściej na budo-
wie modułowej uwzględniającej kompletne UPS-y w wykonaniu
panelowym [7]. Zaletę rozwiązań modułowych stanowi skalowal-
ność systemu – możliwość jego rozbudowy w celu pokrycia zwięk-
szonego zapotrzebowania na moc lub poprawienia niezawodno-
ści zasilania. Każdy moduł wyposażony jest we własny procesor
CPU (z ang.
Central Processing Unit
), prostownik, falownik, łado-
warkę baterii, baterię, a także by-pass serwisowy oraz panel kon-
troli i sterowania. Tego typu rozwiązanie charakteryzuje brak
pojedynczych punktów awarii, tzw. SPOF (z ang.
Single Point of
Failure
). Większość czynności serwisowych w tego typu modelach
UPS wykonuje się w bardzo prosty sposób i w krótkim czasie –
uszkodzony moduł zamieniany jest na sprawny, który w najlep-
szym wypadku może znajdować się nawet na terenie obiektu
(jako zapasowy). Warto podkreślić, że w przypadku wymiany lub
instalowania nowych modułów nie są konieczne dodatkowe połą-
czenia kablowe, a prace serwisowe mogą być wykonywane przy
włączonym urządzeniu [7]. W konstrukcji typowego systemu nie
przewiduje się specjalnych zasilaczy awaryjnych, pełniących funk-
cje urządzenia nadrzędnego (master), a wszystkie moduły są
w stanie zrealizować zadania jednostki nadrzędnej i zarazem ste-
rującej pracą całego układu. W razie awarii jednego z UPS-ów
kolejny z nich może go zastąpić po automatycznym przejściu
w tryb pracy master.
Obecnie konstrukcja modułowa zasilaczy UPS jest dominującą
tendencją w obiektach przemysłowych. Technologia modułowa
musi zapewniać m.in. redundancję [4], czyli zdublowanie krytycz-
nych komponentów, która pozwoli zminimalizować prawdopo-
dobieństwo awarii całego systemu. Równoległe układy UPS-ów
powinny być pozbawione pojedynczych punktów awarii, tzw. SPOF
(z ang.
Single Point of Failure).
Nie ma to znaczenia dla systemów
mocy, ale to podstawowa funkcjonalność w przypadku systemów
redundantnych, charakterystycznych dla obiektów przemysłowych
wymagających dużej niezawodności zasilania.
Do właściwej pracy UPS-ów ważne jest zapewnienie odpowied-
niego chłodzenia. Określone wymagania w tym zakresie są szcze-
gólnie ważne w miejscach o podwyższonej temperaturze lub dużym
zapyleniu [7]. W przemysłowych zasilaczach zazwyczaj wykorzy-
stuje się redundancyjne chłodzenie wymuszone z możliwością kon-
troli i sterowania prędkością pracy wentylatorów.
Nowoczesne zasilacze przemysłowe UPS współpracują z opro-
gramowaniem monitorującym ich działanie [7], np. UPS-Mana-
gement Software, bazującym na modułach klient/serwer dla
sieci i stacji roboczych monitorujących stan zasobów systemo-
wych i zarządzania zadaniami w przypadku różnych stanów pracy.
Umożliwia ono budowę inteligentnego systemu zarządzania
w zakresie od jednego serwera połączonego kablem szeregowym
z pojedynczym zasilaczem awaryjnym, do tysięcy urządzeń z róż-
nymi systemami pracującymi w rozległej sieci, zabezpieczonymi
agregatami prądotwórczymi, wieloma bateriami oraz dodatko-
wymi UPS-ami. Moduły serwerowe oprogramowania mogą komu-
nikować się z zasilaczami UPS, wykorzystując m.in. złącza RS-232,
USB czy protokół SNMP.
fot. CE+T Power
Fot. 1. Zasilacz UPS do zastosowań w przemyśle [14]
