dla podzespołów i układów półprzewodnikowych) oraz odkształcenia prą-
dów i napięć (oddziaływanie wyższych harmonicznych – problem szczegól-
nie często pojawiający się w sieciach zasilających i odbiorczych) [1].
Zaburzenia występujące w układach zasilania odbiorników mogą powodo-
wać zakłócenia prawidłowej pracy urządzeń i systemów, takie jak [1]:
• powstawanie dodatkowych strat mocy,
• przegrzewanie się urządzeń,
• uszkodzenia podzespołów elektrycznych lub elektronicznych,
• utrata przetwarzanych informacji i danych,
• powstawanie przestojów w pracy (w wyniku awarii urządzeń lub zadziała-
nia zabezpieczeń),
• zakłócanie pracy oraz przedwczesne starzenie się osprzętu,
• zmiany parametrów technicznych oraz sprawności odbiorników,
• powstawanie zagrożeń pożarowych itp.
Od jakości energii elektrycznej zależą zatem poprawna praca, bezpieczeń-
stwo i trwałość urządzeń, ciągłość procesów produkcyjnych lub przetwarza-
nia danych, a także powstające straty energetyczne. Podstawowymi para-
metrami określającymi jakość energii elektrycznej są:
• wartość napięcia,
• częstotliwość,
• odkształcenia przebiegu napięcia,
• ciągłość zasilania (przy zachowaniu wymaganych parametrów napięcia).
Urządzenia i systemy, w których niewłaściwa jakość energii bądź przerwy
w zasilaniu elektrycznym (a zatemw ich prawidłowej pracy) stwarzają zagro-
żenie dla bezpieczeństwa, zdrowia lub życia człowieka, pociągają za sobą
znaczne koszty ekonomiczne, związane są z utratą przetwarzanych infor-
macji i danych albo w inny sposób są szczególnie uciążliwe dla użytkownika,
nazywa się odbiornikami o znaczeniu strategicznym (priorytetowym).
Jako odbiorniki o znaczeniu strategicznym najczęściej traktowane są:
systemy kontroli dostępu w budynkach inteligentnych (napędy i układy
sterowania bram, żaluzji, kodowane otwieranie drzwi itp.), instalacje
ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji obiektów, systemy związane z bez-
pieczeństwem w budynkach (alarmowe, oświetlenia awaryjnego itp.),
sieci komputerowe, centra przetwarzania danych, urządzenia związane
z bezpośrednim oddziaływaniem na organizm człowieka (np. podtrzymu-
jące funkcje życiowe), linie produkcyjne, systemy zarządzania procesami
technologicznymi oraz te, w których nieprzewidziane przerwy w zasilaniu
mogą doprowadzić do braku możliwości dalszego ich użytkowania (do ich
rozregulowania lub uszkodzenia). Z uwagi na znaczenie ich prawidłowej,
niezakłóconej pracy priorytetowym zagadnieniem jest pewność dostarcza-
nia do nich energii o właściwych parametrach.
●●
Systemy zasilania gwarantowanego (UPS)
Najkorzystniejszymśrodkiem technicznymochrony przed wyżej opisanymi
zagrożeniami jest zastosowanie systemów zasilania gwarantowanego (UPS –
z ang.
Uninterruptible Power Systems
). Podstawowym ich zadaniem jest dostar-
czanie energii elektrycznej do odbiornikóww określonymczasie w przypadku
nieprawidłowości lub zaniku napięcia sieciowego, a także poprawa jakości
zasilania elektrycznego. Wypełnienie tych zadań osiąga się poprzez bieżące
monitorowanie stanu napięcia sieciowego oraz zarządzanie energią z sieci,
energią zgromadzoną w akumulatorach, jak również blokami funkcjonalnymi
zasilacza UPS w taki sposób, aby zapewnićmożliwie najkorzystniejsze warunki
zasilania zabezpieczanymodbiornikom, a w przypadku nieprawidłowości lub
zaniku napięcia sieciowego podtrzymanie ich działania w określonymczasie,
niezbędnymdo bezpiecznego zakończenia realizowanych procesów.
Sposób i jakość zabezpieczenia urządzeń elektrycznych zależy w dużym
stopniu od topologii systemu zasilania awaryjnego. Wyróżnia się następu-
jące topologie UPS-ów [2, 3]:
VFD – Voltage Frequency Dependent (off-line)
Jest to rozwiązanie, w którymwartość i częstotliwość napięcia wyjścio-
wego zasilacza UPS (zasilającego odbiorniki) są uzależnione od napięcia
wejściowego (rys. 7). W przypadku prawidłowości parametrów napięcia sie-
ciowego energia do odbiorników dostarczana jest poprzez tor obejściowy,
zatem odbiorniki zasilane są wtedy niekorygowanym napięciem sieciowym.
W układzie tymwłączone są zazwyczaj filtry, których zadaniem jest wyeli-
minowanie oddziaływania zaburzeń mogących rozprzestrzeniać się sie-
ciowo (głównie przepięć). Jeśli pojawia się zanik napięcia sieciowego lub
jego wartość bądź częstotliwość nie mieszczą się w zakresach uznanych
za poprawne, system przechodzi w tryb rezerwowy (bateryjny) i odbiorniki
zasilane są przez UPS (pobierający energię z akumulatorów) do czasu wyła-
dowania zasobnika energii (jest to czas niezbędny do poprawnego zakoń-
czenia realizowanych procesów i kontrolowanego wyłączenia zabezpiecza-
nych odbiorników). Napięcie generowane przez zasilacze awaryjne VFD nie
zawsze ma kształt sinusoidalny (może być prostokątny lub zmieniający się
„schodkowo”). Ponadto przy przełączaniu trybu pracy z sieciowej na rezer-
wową powstaje krótka (tolerowana przez większość odbiorników) prze-
rwa w zasilaniu, trwająca kilka milisekund. W bardziej zaawansowanych
UPS-ach tego typu realizowana jest synchronizacja przebiegu wytwarza-
nego (podczas pracy bateryjnej) napięcia z przywracanym sieciowym, co
zapobiega przełączaniu na pracę sieciową przy przeciwnych fazach warto-
ści chwilowych napięć (co mogłoby niekorzystnie wpłynąć na odbiorniki).
VI – Voltage Independent (line interactive)
Jest to rozwiązanie, w którymwartość napięcia wyjściowego zasilacza awa-
ryjnego nie zależy od napięcia wejściowego, w przeciwieństwie do często-
tliwości (rys. 8). Tego typu urządzenia działają podobnie jak UPS-y VFD, ale
mają dodatkowo automatyczny regulator wartości napięcia wyjściowego –
układ AVR (z ang.
Automatic Voltage Regulation
). Podczas pracy sieciowej
(gdy wartość i częstotliwość napięcia sieciowego mieszczą się w zakresach
uznanych za poprawne) do odbiorników doprowadzane jest napięcie sie-
ciowe, ale po korekcji przez układ AVR (bez użycia energii z akumulatorów),
który podwyższa jego wartość (gdy jest niższa od znamionowej) lub obniża
(kiedy jest za wysoka), natomiast częstotliwość nie jest korygowana. Jeśli
pojawia się zanik napięcia sieciowego lub jego wartość bądź częstotliwość
nie mieszczą się w zakresach uznanych za poprawne, system przechodzi
w tryb rezerwowy (bateryjny) i odbiorniki zasilane są przez UPS (pobierający
energię z akumulatorów). Czas przełączania z sieci na zasilanie bateryjne
wynosi kilka milisekund, natomiast przejście z pracy rezerwowej na sieciową
realizowane jest zazwyczaj bezprzerwowo (przebiegi napięć przed zmianą
trybu pracy są synchronizowane). Falownik w tych układach może praco-
wać dwukierunkowo: w trybie rezerwowymwytwarza napięcie przemienne,
wykorzystując energię zgromadzoną w bateriach, natomiast w sieciowym
spełnia rolę ładowarki akumulatorów [2, 3].
VFI – Voltage Frequency Independent (on-line)
Jest to rozwiązanie, w którymwartość i częstotliwość napięcia wyjściowego
nie zależą od napięcia wejściowego (rys. 9). W zasilaczach awaryjnych tego
typu realizowane jest podwójne przetwarzanie energii, polegające na tym, że
napięcie sieciowe wyprostowane w układzie prostowniczym zastosowanym
Zobacz serwis dla profesjonalistów:
96
zasilacze ups i agregaty prądotwórcze
