Sursă de alimentare neîntreruptibilă Un sursă de alimentare neîntreruptibilă, sau UPS, este un dispozitiv sau sistem care menține o alimentare continuă de energie electrică către anumite echipamente esențiale care nu trebuie oprite sau lipsite de energie electrică în mod neașteptat din cauza defectării alimentării normale la care este conectat.

editează sursa

Cuprins

  • 1 Folosiți
  • 2 proiectare UPS
  • 3 ieșiri DC
  • 4 Cele nouă probleme de putere
  • 5 Tehnologii de corectare a puterii
    • 5.1 Standby
    • 5.2 Linie-interactivă
    • 5.3 Conversie Delta online
    • 5.4 Conversie dublă a puterii online
  • 6 A se vedea, de asemenea

Utilizați [editați | editează sursa]

Echipamentul este o sursă de back-up concepută pentru schimbarea automată în câteva cicluri sau back-up plutitor. Aceasta este inserată între o sursă de alimentare primară, cum ar fi o sursă normală de alimentare în stațiile electrice de producere a energiei electrice sau dintr-o sursă comercială din alte industrii, și puterea primară de intrare a echipamentelor care trebuie protejată, în scopul eliminării daunelor sau efectelor unei întrerupere temporară de curent și anomalii tranzitorii.

Ele sunt în general asociate cu unele auxiliare ale stațiilor electrice de generare a energiei, echipamentelor de telecomunicații, sistemelor informatice, echipamentelor marine. Alte facilități care necesită o astfel de aprovizionare de rezervă sunt sistemele de aterizare a aeroportului și sistemele de control al traficului aerian în care chiar și scurte întreruperi comerciale ale energiei pot provoca răni sau decese, întreruperi comerciale grave sau pierderi de date. Acestea sunt, de asemenea, asociate cu spitale, case de îngrijire medicală și industrii similare care oferă facilități medicale pentru oameni și animale.

Din punct de vedere istoric, UPS-ul a fost probabil utilizat în zone în care alimentarea cu energie este întreruptă frecvent (cum ar fi țările din lumea a treia și unele zone rurale din țările din prima lume). Cu toate acestea, această viziune sa schimbat în ultimii ani, deoarece numărul de cazuri de întreruperi continuă să crească. În special în America de Nord, rețeaua electrică este supusă unei tensiuni crescânde, în special în perioadele de cerere intensă, cum ar fi vara, când utilizarea aerului condiționat este la maxim. Pentru a preveni întreruperile, utilitățile electrice vor folosi, din când în când, un proces numit descărcare de sarcină. Acest lucru reduce cantitatea de energie trimisă consumatorilor, dar nu o elimină în totalitate. Această scădere a tensiunii este, de asemenea, numită uneori o scădere a tensiunii sau o întrerupere. Un UPS va proteja, de asemenea, echipamentele la apariția unei întreruperi prin utilizarea bateriilor sale interne pentru a corecta scăderea tensiunii. Cel mai mare eveniment care a atras atenția asupra necesității unităților de rezervă a alimentării UPS a fost marea întrerupere a alimentării din 2003 în nord-estul SUA și estul Canadei.

Proiectare UPS [editare | editează sursa]

Majoritatea proiectelor de surse de alimentare neîntreruptibile pentru echipamentele de telecomunicații utilizează un transformator împreună cu unul sau mai multe redresoare pentru a converti alimentarea comercială de curent alternativ intrată într-o sursă de curent continuu de joasă tensiune, de obicei în intervalul de 12 până la 50 de volți. Una sau mai multe baterii reîncărcabile sunt conectate în paralel cu redresoarele pentru a menține tensiunea în cazul întreruperii alimentării. Există diferite aranjamente pentru a se asigura că bateriile, care sunt încărcate continuu, pot fi menținute la o tensiune și o stare de încărcare adecvate, precum și pot primi o încărcare suplimentară în cazul în care starea de încărcare devine prea scăzută. Deoarece este utilizată o ieșire de curent continuu cu baterie, acest tip de sursă de alimentare neîntreruptibilă este adecvată numai în aplicații de telecomunicații specializate în care echipamentul nu necesită o alimentare comercială de curent alternativ.

Proiectele mai vechi de alimentare neîntreruptibilă care furnizează energie alternativă de calitate comercială echipamentelor conțin un sistem motor-generator cu o volantă mare care menține rotirea generatorului și producerea de energie electrică în timp ce un motor auxiliar este pornit în momentul întreruperii alimentării. Uneori, volanta însăși este utilizată pentru a porni motorul. Aceste sisteme pot acoperi de obicei o întrerupere de 30 de secunde până când pornește motorul auxiliar.

Sistemele moderne de alimentare neîntreruptibile utilizate cu echipamentele informatice disponibile în comerț constau din: un redresor static (electronic), un invertor static (electronic), un comutator static și un sistem de stocare a energiei. Puterea primară alimentează redresorul, care convertește puterea de la CA la CC. DC-ul produs de redresor este conectat la invertor și la un sistem de stocare format din baterii sau, în unele cazuri, un sistem de stocare a energiei pe bază de volant. Invertorul este conectat la echipamentul electronic de interes (sarcină). Când linia electrică de intrare nu este disponibilă sau inutilizabilă, redresorul se oprește și sistemul de stocare renunță la energie către invertor. Cu cât sistemul de energie stocată este mai mare sau cu atât este mai mic nivelul de putere utilizat de echipamentele conectate la invertor, cu atât UPS-ul poate furniza energie echipamentelor conectate. Comutatorul static poate fi utilizat pentru a furniza energie sarcinii atunci când redresorul și invertorul sunt opriți, așa cum se întâmplă în timpul întreținerii sau când echipamentul conectat necesită mai multă energie decât poate furniza invertorul.

Sistemele UPS care canalizează în permanență puterea necesară echipamentelor de conectare prin redresor și invertor sunt cunoscute sub numele de sisteme UPS cu conversie dublă on-line. Există alternative la acest tip de configurație.

Ieșire DC [editați | editează sursa]

Unele sisteme, în special în telecomunicații, utilizează curent continuu (de multe ori 48V) mai degrabă decât curent alternativ pentru ieșirea din sistemul de alimentare de rezervă. Acest lucru salvează o etapă de conversie și elimină destul de mult aspectele precum armonicile și factorul de putere din partea de încărcare. Cu toate acestea, este necesar ca toate echipamentele de încărcare să aibă surse de alimentare speciale și înseamnă că sunt necesare practici speciale de cablare.

Cele nouă probleme de putere [editați | editează sursa]

Există nouă probleme standard de alimentare pe care le poate întâmpina un UPS. Acestea sunt după cum urmează:

  1. Pana de curent.
  2. Putere de scădere (subtensiune până la câteva secunde).
  3. Supratensiune (supratensiune de până la câteva secunde).
  4. Brownout (subtensiune pe termen lung pentru minute sau zile).
  5. Supratensiune pe termen lung timp de minute sau zile.
  6. Zgomot de linie suprapus pe forma de undă de putere.
  7. Variația de frecvență a formei de undă de putere.
  8. Comutare tranzitorie (subtensiune sau supratensiune până la câteva nanosecunde).
  9. Multiplii armonici ai frecvenței puterii suprapuse pe forma de undă a puterii.

Unii producători clasifică UPS-urile lor la nivelurile 3, 5 sau 9, dacă pot rezolva primele 3, 5 sau respectiv 9 probleme de alimentare. Evident, gradele de protecție variază de la producător la producător.

În general, se consideră, mai ales în instalațiile mai mari, că puterea comercială de intrare nu trebuie conectată niciodată direct la echipamentul de încărcare (computer). Sunt disponibile mai multe tipuri de sisteme UPS pentru a se asigura că acest lucru nu se întâmplă. Într-un singur aranjament, invertorul funcționează în regim de așteptare la cald, sincronizat cu puterea de curent alternativ, dar nu alimentează sarcina, permițând îndepărtarea redresorului, invertorului sau bateriei din serviciul de întreținere sau în cazul unei defecțiuni. Această configurație este considerată un tip Off-Line. Dimensiunile de ieșire de la sub 1 kilowat la mai mulți kilowati sunt disponibile comercial. În timp ce majoritatea echipamentelor UPS vor funcționa doar timp de aproximativ 10 minute după apariția unei întreruperi, unele sisteme de telecomunicații sunt proiectate să funcționeze timp de peste 24 de ore fără alimentare.

  • NOTĂ: Nu confundați un UPS cu un generator de așteptare, care nu oferă protecție împotriva unei întreruperi momentane de curent sau care poate duce la o întrerupere momentană a alimentării atunci când este pus în funcțiune, fie manual, fie automat. Cu toate acestea, un astfel de generator poate fi plasat în fața UPS-ului pentru a asigura acoperirea întreruperilor lungi.

Tehnologii de corecție a puterii [editați | editează sursa]

Standby [editați | editează sursa]

Surse de alimentare neîntreruptibile în așteptare alerga deconectat (ceea ce înseamnă că bateria nu este cuplată până când nu are loc o întrerupere a energiei electrice), oferind protecție de nivel 1 numai împotriva căderilor de curent. Acestea sunt cea mai ieftină varietate de surse de alimentare neîntreruptibile și sunt destinate numai utilizatorului de acasă. (UPS offline)

Linie-interactivă [editați | editează sursa]

În Linie interactivă Proiectat UPS, convertorul de energie baterie-CA (invertor) este întotdeauna conectat la ieșirea UPS-ului. Acționarea inversorului în sens invers în perioadele în care alimentarea cu curent alternativ este normală asigură încărcarea bateriei.

Când puterea de intrare eșuează, comutatorul de transfer se deschide și puterea curge de la baterie la ieșirea UPS. Cu invertorul întotdeauna pornit și conectat la ieșire, acest design oferă o filtrare suplimentară și produce tranzitorii de comutare reduși în comparație cu topologia UPS de așteptare.

În plus, designul Line Interactive încorporează de obicei un transformator de schimbare a robinetului. Acest lucru adaugă reglarea tensiunii prin reglarea robinetelor transformatorului pe măsură ce tensiunea de intrare variază. Reglarea tensiunii este o caracteristică importantă atunci când există condiții de joasă tensiune, altfel UPS-ul ar detecta o pană de curent și ar trece în modul alimentat de la baterie. În cele din urmă, bateria se poate descărca și nu va alimenta sarcina. În plus, o utilizare mai frecventă a bateriei poate reduce durata de viață a bateriei sau poate cauza defectarea prematură a bateriei.

Capacitatea de a corecta condițiile de tensiune de linie mică sau înaltă fac din acesta tipul dominant de UPS în gama de putere de 0,5-5kVA.

Conversie Delta online [editați | editează sursa]

Conversia deltei este un tip de tehnologie interactivă Line. În această configurație, sursa primară de alimentare este amestecată cu puterea de la invertor. Deoarece puterea primară variază de la valoarea sa normală, invertorul prinde viață pentru a face diferența. Spre deosebire de tehnologia Off line, nu este necesar un timp de pornire. Spre deosebire de tehnologia on-line, nu este oferită o separare continuă a sarcinii și a puterii primare. Delta Conversion oferă protecție împotriva tuturor anomaliilor de putere, cu excepția # 7. Conversia Delta este eficientă, cu o eficiență a sistemului de până la 97% în condiții nominale atunci când invertorul nu trebuie să facă nicio lucrare pentru a corecta deficiențele de energie primară. Pe măsură ce invertorul acționează mai mult pentru a corecta deficiențele energiei primare, eficiența scade. La niveluri practice, eficiența acestei tehnologii poate fi mai mică decât cea a sistemelor on-line.

Conversie dublă a puterii online [editați | editează sursa]

Surse de alimentare online neîntreruptibile cu dublă conversie convertiți curent alternativ în CC și apoi convertiți CC înapoi în CA pentru a alimenta echipamentul conectat. Bateriile sunt conectate direct la nivelul DC. Acest lucru filtrează efectiv zgomotul de linie și toate celelalte anomalii de la alimentarea cu curent alternativ pentru protecția de nivelul 9. Un avantaj suplimentar al acestei tehnologii constă în continuitate: în toate cele 9 condiții problematice, sistemul rămâne în același mod de funcționare. Comparativ cu alte topologii UPS, există pierderi de eficiență datorate conversiei duble a întregii puteri pe care sarcina le necesită. Îmbunătățirile tehnologice au dus la o eficiență de 94%, ceea ce conferă acestei tehnologii unele avantaje față de alte tipuri care oferă mai puține moduri de protecție de 1 sau 2% mai multă eficiență în unele moduri.

A se vedea, de asemenea, [editați | editează sursa]

  • Puterea auxiliară
  • Generație distribuită
  • Stocarea energiei volanului
  • Alimentare cu comutare (SMPS)
  • Generator de motor
  • Camera bateriilor

O parte a acestui articol a fost inițial preluată dintr-o intrare din domeniul public din Standardul Federal 1037C