Zasilacze awaryjne UPS – dobór rozwiązań
60
odbiorników oraz ewentualnych modyfikacji, związanych np. z roz-
budową obiektu czy zmianami liczby i rodzaju urządzeń [6]. Dla
zasilaczy awaryjnych średniej i dużej mocy zapotrzebowanie odbior-
ników może być pokryte przez sumę mocy zasilaczy UPS pracują-
cych równolegle.
Akumulatory
Bardzo istotnym elementem jest dobór baterii akumulatorów do
wymaganego czasu podtrzymania. Informacje w tym zakresie
można znaleźć w specyfikacjach technicznych producenta lub wyli-
czyć na podstawie parametrów elektrycznych zasilacza.
UPS-y wyposażone są w wewnętrzne baterie akumulatorów (zlokali-
zowane we wspólnej obudowie zasilacza) lub zewnętrzne w postaci
modułów bateryjnych umieszczanych w obudowach dopasowanych
do zasilaczy, w zamkniętych szafach fabrycznych bądź na otwar-
tych lub zamkniętych stojakach bateryjnych [2]. Przy czym liczba
zewnętrznych modułów bateryjnych jest ograniczona wydajnością
ładowarki w zasilaczu UPS. Ponadto, aby zapewnić ich niezawodną
pracę, zaleca się stosowanie co najmniej dwóch gałęzi baterii aku-
mulatorów (eliminacja pojedynczego punktu awarii) [4]. Mają one
określoną trwałość i należy je okresowo wymieniać, korzystając
z usług wyspecjalizowanych firm.
Czas podtrzymania
Jest zróżnicowany i zależny od liczby oraz pojemności zastosowa-
nych baterii akumulatorów, a także obciążenia. Standardowo dla
zasilaczy UPS jednofazowych o małej mocy wynosi 5–10 minut
przy pełnym obciążeniu. Dłuższy czas podtrzymania uzyskuje się
poprzez: przewymiarowanie zasilacza UPS (większa pojemność
baterii akumulatorów), zastosowanie modelu o dłuższym czasie
podtrzymania i dobór dodatkowych zewnętrznych modułów
bateryjnych [2].
Współczynnik szczytu
Współczynnik szczytu (crest-factor) określa dopuszczalne przekro-
czenie rzeczywistej wartości skutecznej prądu przez jego chwilową
wartość szczytową. W sytuacji jej przekroczenia przez prąd pobie-
rany z zasilacza UPS mogą wystąpić zakłócenia w pracy urządze-
nia, a nawet jego wyłączenie [3].
Funkcje
Zasilacze UPS małej mocy mogą być wyposażone w szereg ukła-
dów podnoszących ich funkcjonalność, poprawiających komfort
użytkowania i zwiększających zakres zastosowań. Należą do
nich m.in. układy: zimnego startu (RST), stabilizacji napięcia
wyjściowego (AVR), współpracy zasilacza z agregatem prądotwór-
czym (AG), zabezpieczenia zasilania urządzeń biurowych innych
niż komputery (KF), złącza szeregowego (COM), filtru linii telefo-
nicznej (TEL), ciągłego pomiaru mocy pobieranej przez chronione
urządzenia (CPM), wymiany akumulatorów przez użytkownika
(GWA), wyjścia bez podtrzymania zasilania podczas pracy awaryj-
nej (WBP), sekwencyjnego odłączania wyjść (SOW), kalibracji czasu
podtrzymania (KCP), automatycznego startu zasilacza (AS).
Układ zimnego startu umożliwia uruchomienie zasilacza UPS przy
braku napięcia w sieci, zaś AVR pozwala na stopniową stabili-
zację napięcia wyjściowego przy pracy z sieci zasilającej. Układ
AG umożliwia współpracę zasilacza z agregatem prądotwórczym
i zapewnia podtrzymanie pracy urządzeń podczas awarii zasilania,
do czasu uruchomienia agregatu prądotwórczego. Układ KF zabez-
piecza zasilanie różnych ważnych urządzeń biurowych (kas fiskal-
nych, centralek telefonicznych, telefaksów itp.), zaś układ złącza
szeregowego służy do komputerowego monitorowania pracy UPS-a
za pomocą odpowiedniego oprogramowania. Dzięki niemu istnieje
możliwość zdalnego wyłączenia zasilacza podczas pracy awaryj-
nej. Filtr linii telefonicznej służy do zabezpieczania urządzeń tele-
komunikacyjnych przed przepięciami w sieci telefonicznej. Układ
GWA sygnalizuje zużycie akumulatorów i umożliwia ich wymianę
przez użytkownika. SOW pozwala na sekwencyjne odłączanie wyjść
w celu maksymalnego wydłużenia czasu pracy urządzeń podłączo-
nych do wybranych wyjść UPS-a podczas awarii zasilania. Umożli-
wia on oszacowanie czasu podtrzymania zasilania podczas awarii
sieci przy znanym obciążeniu na wyjściu UPS-a. Układ AS pozwala
na automatyczny start zasilacza UPS po podłączeniu do sieci zasila-
jącej. W przypadku awarii zasilania urządzenie przechodzi na pracę
z akumulatorów pod warunkiem występowania obciążenia na
wyjściu UPS-a.
Koszty
Aspekty finansowe odgrywają zawsze istotną rolę przy wyborze
konkretnego rozwiązania zasilacza UPS dla zadanych warunków.
W procesie selekcji i ostatecznej decyzji należy kierować się całko-
witym kosztem zasilacza UPS, obejmującym zarówno jego zakup,
jak i eksploatację. Przy czym koszty eksploatacyjne dotyczą: obsługi
serwisowej, materiałów eksploatacyjnych, wymiany akumulatorów,
różnego rodzaju napraw oraz energii elektrycznej. Średni czas eks-
ploatacji zasilacza UPS wynosi 10–15 lat. Uwzględnienie obu typów
kosztów jest istotne, bowiem często rozwiązanie najtańsze na etapie
inwestycji generuje znaczne wydatki w okresie użytkowania urzą-
dzenia. Eksploatacja prawidłowo dobranego zasilacza UPS, pra-
cującego samodzielnie, przeważnie nie stwarza większych prob-
lemów [2]. Gdyby jednak wystąpiły, to stosunkowo łatwo można
je rozpoznać, zdiagnozować i rozwiązać. Wiążą się one głównie
z przeciążeniem, zakłóceniami albo awarią urządzeń zasilających.
Jeśli będą dotyczyły zasilacza awaryjnego, pracującego w ukła-
dzie agregat prądotwórczy–UPS, to może pojawić wiele problemów
wynikających z procesów zachodzących pomiędzy oddziałującymi
na siebie agregatem prądotwórczym, zasilaczem UPS i odbiorni-
kami oraz funkcjonowania ich automatyki sterującej. Nieprawid-
łowości przyczyniają się m.in. do: udaru prądowego i prądów har-
monicznych, skokowego ładowania, wzrostu napięcia, wahań
częstotliwości, synchronizacji z obejściem oraz układu automatycz-
nego przełączania [2]. Czasami trudno je zidentyfikować i rozwią-
zać, a ponadto mogą wymagać znacznych nakładów finansowych
i specjalistycznej wiedzy.
Koszty eksploatacyjne redukuje się, podejmując różnorodne działa-
nia. Obejmują one: dokonywanie cyklicznych przeglądów, stosowa-
nie akumulatorów o dłuższej projektowanej żywotności, podpisanie
odpowiedniej umowy serwisowej itp. Wydatki związane z zakupem
energii elektrycznej wiążą się bezpośrednio z wartością mocy wej-
ściowej zasilacza UPS pobieranej z sieci elektroenergetycznej. Na
jej wielkość ma wpływ sprawność UPS-a, współczynnik mocy wej-
ściowej oraz zniekształceń nieliniowych.
