Systemy zasilania gwarantowanego UPS w obiektach przemysłowych
118
x x x
Dobór zasilaczy UPS do stosowania w obiektach
przemysłowych
UPS-y instalowane w obiektach przemysłowych najczęściej muszą
być przystosowane do pracy w trudnych warunkach, zaleca się
także wykorzystanie modeli wykonanych w technologii podwój-
nej konwersji. W przypadku zasilaczy dużej mocy preferowane
powinny być modele transformatorowe (przy czym nie jest to
warunek bezwzględny) z powodu ryzyka pojawienia się prądu sta-
łego na wyjściu przy użyciu urządzeń wykonanych w technologii
beztransformatorowej. Przy mniejszych mocach warto wprowadzić
ekonomiczniejsze rozwiązane, jakim są UPS-y beztransformato-
rowe – należy jednak pamiętać, że mają one znacznie więcej ele-
mentów elektronicznych, co zmniejsza nieco ich niezawodność.
Na fot. 1. przedstawiono zasilacz UPS do zastosowań w przemy-
śle z 8 modułami, natomiast na fot. 2. pojedynczy moduł takiego
zasilacza UPS.
UPS-y dla przemysłu powinny mieć bardzo solidną konstrukcję,
która umożliwi ich prawidłowe funkcjonowanie w wymagających
warunkach przemysłowych. W praktyce w dużych zakładach
stosowane są specjalne szafy integrujące przemysłowe zasilacze
awaryjne, szafy na transformatory (zwykle o wyglądzie i sposobie
działania takim samym jak UPS, najczęściej z 1 lub 2 transforma-
torami, z możliwością podłączenia do pierwotnej lub wtórnej
strony zasilacza, dodatkowo z kablami bezhalogenowymi) oraz na
baterie (mieszczące do kilkudziesięciu bloków akumulatorowych,
wyposażone w wyłącznik oraz podwójnie izolowane kable
bezhalogenowe).
Do istotnych cech, na które należy zwrócić uwagę przy wyborze
UPS-ów do zastosowań w przemyśle można zaliczyć [9]:
• redundancję (możliwość pracy równoległej kilku zasilaczy UPS) –
istotna cecha w przypadku wysokich wymagań niezawodności zasi-
lania gwarantowanego,
• możliwość współpracy z zespołem prądotwórczym,
• ochronę przed brudem, kurzem, wodą i wilgocią, którą zapewni
odpowiedni stopień ochrony od IP23 do IP54 (gdy istnieje zagroże-
nie narażenia urządzenia na te czynniki),
• użycie odpornych mechanicznie płyt w konstrukcji obudowy (np.
płyty PCB z powlekaniem konforemnym), gdy istnieje zagrożenie
mechanicznego uszkodzenia,
• standardowo możliwość pracy w temperaturze otoczenia od ok.
0 do ok. 400˚C, przy czym w przypadku spodziewanych warunków
pracy przy niższych lub wyższych temperaturach, należy wybrać
wersję urządzenia, które może w nich poprawnie pracować,
• konstrukcja szafy, zapewniająca ochronę przed wibracjami
i wstrząsami sejsmicznymi, jeżeli zasilacz UPS będzie narażony na
pracę przy (regularnych lub nie) wstrząsach pochodzenia natural-
nego bądź sztucznego,
• konstrukcję modułową (elastyczność rozbudowy systemu w przy-
padku wzrostu mocy zapotrzebowanej),
• monitoring wentylatorów chłodzących (najlepiej w każdym
module mocy), gwarantujący szybkie wykrycie zagrożeń i usterek,
np. przy zastosowaniu karty SNMP,
• czujnik przeznaczony do monitorowania UPS-a z możliwością
zdalnej kontroli temperatury czy wilgotności oraz stanu wbudowa-
nych urządzeń stykowych,
• wysoki współczynnik mocy wyjściowej, powyżej 0,8 (najlepiej
gdy jest bliski jedności, co można uzyskać w konstrukcjach
beztransformatorowych),
• sprawność powyżej 95%, przy czym w trybie oszczędności energii
zaleca się, aby wartość ta wynosiła min. 98%,
• funkcję łagodnego rozruchu (soft start),
• wbudowane wewnętrzne zabezpieczenie przed prądem zwrotnym
w przypadku zasilacza beztransformatorowego,
• poziom harmonicznych prądowych na wejściu (THDi) powinien
wynosić mniej niż 10%,
• automatyczny przełącznik między obwodami ATS,
• wyłącznik bezpieczeństwa (EPO),
• tolerancję na przeciążenie na falowniku (do 110% w czasie
10 minut, do 120% w 60 s, w trybie akumulatorowym do 125%
w czasie 300 ms),
• akumulatory bezobsługowe, preferowana powinna być technolo-
gia żelowa (elektrolit uwięziony jest w postaci żelu), która pozwala
na lepsze odprowadzanie ciepła wytwarzanego w akumulatorze
przy przepływie prądu oraz gwarantuje większą odporność na
wibracje i wstrząsy (ważne zwłaszcza w zastosowaniach mobilnych
i przenośnych [15]),
• w niektórych przypadkach istotna może być elastyczność
w wyborze źródła energii (akumulator lub superkondensator).
x x x
Superkondensatory
Interesującym, choć na razie bardzo rzadko stosowanym rozwią-
zaniem, jest wykorzystanie superkondensatorów (fot. 3) jako źró-
deł energii w przemysłowych zasilaczach UPS. Są to urządzenia
o specjalnej konstrukcji, mogące uzyskać ekstremalnie duże
pojemności rzędu setek faradów [10, 11]. Ich funkcjonowanie
polega na gromadzeniu ładunków elektrycznych w obrębie
podwójnej warstwy, która powstaje na granicy ośrodków elek-
troda–elektrolit [11]. Pozwalają akumulować wielokrotnie więk-
sze ilości energii w porównaniu do tradycyjnych kondensatorów.
Osiąga się to dzięki bardzo rozwiniętej powierzchni elektrod oraz
niezwykle małej odległości pomiędzy elektrodami. Ze względu
na cechy superkondensatorów stosowane są one jako urządzenie
fot. CE+T Power
Fot. 2. Pojedynczy moduł zasilacza UPS do zastosowań w przemyśle [14]
