GYIK

Amikor UPS rendszert választunk, a kezdeti költség szükségszerűen szóba kerül, és ez néha olyan szervezeteket is arra késztethet, hogy olcsóbb, de alacsonyabb minőségű terméket vásároljanak. Fontos azonban alaposan átnézni a szerződés apróbetűs részét, hogy biztosak legyünk abban: valóban moduláris rendszert választottunk, amely képes ellátni a rábízott feladatot, azaz a legmagasabb rendelkezésre állási szinten védelmezni az adatközpont kritikus tápellátását.

Érdekes módon néhány magasabb minőségű UPS rendszer esetében a hosszú távú költségmegtakarítás gyakran az emelkedett hatásfok révén valósul meg, ami alacsonyabb üzemeltetési költségekhez és alacsonyabb teljes tulajdonlási költséghez (TCO) vezet, így egy teljes költségelemzés elvégzése általában érdemes.

Mi tehát a fő céljuk, és hogyan válasszanak adatközpontok UPS-t a rendelkezésre állás maximalizálása érdekében? Alapvetően nem szabad potenciális egyetlen hibapontnak lennie. A konfiguráció és egy moduláris rendszer pontos meghatározásának alapos megértése a szerződéskötés előtt döntő fontosságú.

A legalapvetőbb szinten egyetlen, önállóan működő UPS-egység, amely egy kritikus terhelést védelmez, N rendszerkonfigurációnak nevezett megoldás. Egy önálló UPS-egység azonban nem nyújt semmiféle redundanciát abban az esetben, ha az egység meghibásodik vagy megelőző karbantartás miatt le van kapcsolva. Ha egy második, azonos teljesítményosztályú önálló UPS-egységet párhuzamosan kapcsolnak, redundancia jön létre, amit N+1 konfigurációnak neveznek. Elvileg több kisebb teljesítményosztályú önálló egységet is párhuzamosan lehetne kapcsolni ugyanezen elv alapján.

Egy másik definíció szerint moduláris az a önállóan működő UPS, amelyet moduláris formában terveztek és gyártottak. A fő összetevők – a vezérelt egyenirányító, az inverter és a statikus kapcsoló – modulárisak. Ha például a vezérelt egyenirányítóval van probléma, azt könnyen ki lehet cserélni. Ennek a konfigurációnak a kihívása az, hogy ha egy komponens meghibásodik, az egész UPS funkciója megszűnik vele együtt. Bár moduláris rendszerről van szó, rendelkezésre állási szintje nem lesz megbízható.

Egy jobb megoldás az, amit mi úgy nevezünk: igazi moduláris UPS. Ez azt jelenti, hogy több különálló UPS-modul található egy keretben. Mindegyik különálló modul önállóan is egy UPS, mindegyik rendelkezik egyenirányítóval, inverterrel és statikus kapcsolóval, és mindegyik online működik párhuzamosan a többi modullal. Például hat darab 50 kW-os UPS-modul általában egyetlen keretbe építhető be, így egy 300 kW-os, N+1 redundanciával ellátott, megbízható konfigurációt nyújt. Ha szükséges, a modulok cseréje („melegcseréje”) mindössze néhány másodpercet (kb. 30 másodpercet) vesz igénybe, miközben a többi modul továbbra is védi a kritikus terhelést.

A rendszer soha nem kerül átkapcsolásra karbantartási áthidalásra, és ezért soha nem működik közvetlen hálózati feszültségről.

Egyes más moduláris rendszerek a ki egyenirányítót és az invertert is beépítik a moduljaikba, de a statikus kapcsoló központi és különálló. Ez potenciális egyetlen hibapontot eredményez. Egy különálló statikus kapcsoló cseréje néhány percet vehet igénybe, de a helyszín elérése és a csere elvégzése akár több órát is igénybe vehet egy karbantartó mérnöktől, attól függően, hol található a berendezés. Ezen idő alatt a rendszer nem tud átkapcsolni statikus kikerülő üzemmódra. Egy valódi moduláris rendszerben, ahol a statikus kapcsoló minden modulba beépített, a többi modul továbbra is biztosítja a terhelés védelmét, amíg a meghibásodott modul lecserélhető. Ez drámaian növeli a rendelkezésre állási szintet.

Fejlesztettük legújabb generációs, valódi moduláris UPS-rendszerünket, amely több mint 0,99-es teljesítménytényezőt (power factor) biztosít, alacsony teljes tulajdonlási költséggel (TCO) a Maximális Hatékonyság-kezelési (MEM) technológiánk és az alacsony energiaveszteségek révén. Tervezőcsapatunk évek óta együttműködik adatközpontokkal, a technológiai fejlődés élmezőnyében.

1. Magasfrekvenciás inverter:

A magasfrekvenciás kapcsolástechnika alkalmazásával a magasfrekvenciás kapcsolóelemeket használják a tápegység frekvenciájának transzformereinek helyettesítésére egyenirányítókban és inverterekben, amelyeket általában magasfrekvenciás gépeknek neveznek. A magasfrekvenciás gépek kisméretűek és magas hatásfokúak.

2. Frekvenciás gép:

Azokat a UPS-eket, amelyek frekvenciás transzformert használnak egyenirányító- és inverteralkotóelemként, általában frekvenciás gépeknek nevezik.

Magasfrekvenciás gép vs. ipari frekvenciás gép.

2-1: A nagyfrekvenciás gépnek nincs szigetelőtranszformátora, és kimeneti nullavezetőjén nagyfrekvenciás áram jelenik meg, amely főként a hálózati áramforrás harmonikus zavarából, a UPS egyenirányítójának impulzusáramából és a nagyfrekvenciás inverterből, valamint a terhelés harmonikus zavarából származik. A zavarófeszültség nemcsak nagy értékű, hanem nehéz is eltávolítani. Ugyanakkor a frekvenciafrekvenciás gép kimeneti nulla–föld feszültsége alacsonyabb, és nincs benne nagyfrekvenciás összetevő, ami különösen fontos a számítógépes hálózatok kommunikációs biztonsága szempontjából.

2-2: A nagyfrekvenciás gép kimenete nem rendelkezik transzformátoros szigeteléssel. Ha az inverter teljesítményeleme rövidre záródik, akkor a DC busz (DCBUS) nagy egyenfeszültsége közvetlenül a terhelésre kerül, ami biztonsági kockázatot jelent; a frekvenciafrekvenciás gépnél ez a probléma nem létezik.

2-3: A frekvenciafrekvenciás gép erős terhelési ütésállósággal rendelkezik.

1. Az energiaközér (energiarány) viszonylag magas. A magas energiatárolási sűrűség elérte a 460–600 Wh/kg értéket, ami kb. 6–7-szerese a cink-ólmós akkumulátorokénak;

2. Hosszú élettartamú: az élettartam több mint 6 év is lehet. A litiumvas-foszfát pozitív elektródával ellátott akkumulátor 1C-es (100 % DOD) töltési- és lemerítési ciklusokkal 10 000 alkalommal használható.

3. A névleges feszültség magas (a működési feszültség egy elemre 3,7 V vagy 3,2 V), ami körülbelül megegyezik 3 darab nikkel-kadmium- vagy nikkel-metálhidrid-akku sorba kapcsolásának feszültségével, így kényelmesen összeállítható belőle akkupack;

4. Magas teljesítmény-kibírás: az elektromos járművekben használt litiumvas-foszfát-lítiumion-akkuk 15–30 C töltési és kisütési kapacitást érnek el, ami kiválóan alkalmas intenzív indítási gyorsulásra;

5. A sajátkisülési arány rendkívül alacsony, ami a legkiemelkedőbb előnyei közé tartozik. Jelenleg általában kevesebb mint 1 %/hónap érhető el, ami kevesebb, mint a nikkel-hidrid akkuk sajátkisülési arányának egy huszad része;

6. Kevés a tömege: azonos térfogat esetén kb. az ólom-savas akkuk tömegének 1/5–1/6 része;

7. Kiváló hőmérséklet-ellenállás: -20 °C és +60 °C közötti környezeti hőmérsékleten is üzemelhet; feldolgozás után -45 °C-os környezetben is alkalmazható;

8. Zöld és környezetvédelmi szempontok: függetlenül attól, hogy gyártás, használat vagy selejtezés során kerül-e felhasználásra, nem tartalmaz és nem termel semmilyen mérgező, káros nehézfém elemet vagy anyagot, például ólmot, higanyt, kadmiumot stb.;

9. A gyártás alapvetően nem igényel vizet, ami különösen előnyös a vízhiányos országok számára.

Az akkumulátor fontos része az UPS (folyamatos áramellátású) rendszernek. Az akkumulátor megfelelő karbantartása lelassíthatja az akkumulátor öregedését, növelheti az élettartamát, jelentősen csökkentheti az akkumulátor-cserék gyakoriságát, és hatékonyan megtakaríthatja az üzemeltetési költségeket.

1. A megfelelő környezeti hőmérséklet fenntartása meghosszabbíthatja az UPS-akkumulátor élettartamát

Általánosságban elmondható, hogy a folyamatos tápellátású (UPS) akkumulátorok élettartamát leginkább a környezeti hőmérséklet befolyásolja. Általában a gyártók által ajánlott optimális környezeti hőmérséklet 20–25 °C között van. Bár a hőmérséklet emelkedése javítja az akkumulátor kisütési kapacitását, ennek az ára az akkumulátor élettartamának jelentős csökkenése. A teszteredmények szerint, ha a környezeti hőmérséklet meghaladja a 25 °C-ot, az UPS élettartama minden további 10 °C-os hőmérséklet-emelkedéssel lényegesen csökken. Jelenleg az UPS-ekben általában karbantartásmentes, zárt ólom-sav akkumulátorokat használnak, amelyek tervezett élettartama általában 5 év, de ezt csak a gyártó által előírt környezeti feltételek mellett lehet elérni. Ha ezek a környezeti követelmények nem teljesülnek, az élettartam jelentősen eltérhet. Ezen felül a környezeti hőmérséklet növekedése fokozza az akkumulátor belső kémiai aktivitását, ami nagy mennyiségű hőenergia felszabadulásához vezet, és így további hőmérséklet-emelkedést okoz a környező térben. Ez a visszacsatolt, öngerjesztő kör gyorsítja az akkumulátor élettartamának csökkenését.

2. Rendszeresen töltse és merítse a folyamatos áramellátású (UPS) akkumulátort

A folyamatos áramellátású (UPS) tápegység lebegőtöltési feszültsége és kisütési feszültsége gyári beállítás szerint a névleges értékre van állítva, és a kisütési áram a terhelés növekedésével együtt nő. A használat során ésszerűen kell szabályozni a terhelést, például az elektronikus eszközök – mint például a számítógépek – használt darabszámának szabályozásával. Normál körülmények között a terhelés ne haladja meg az UPS névleges terhelésének 60%-át. Ezen tartományon belül az akkumulátor kisütési árama nem okoz túlmerülést.

Mivel a UPS hosszú ideig csatlakozik a hálózati áramforráshoz, olyan környezetben, ahol a tápellátás minősége magas, és ritkák a hálózati áramkimaradások, a telep hosszú ideig lebegőtöltési állapotban marad, ami idővel csökkenti a kémiai és az elektromos energia kölcsönös átalakításának aktivitását a telepen belül, gyorsítja az öregedést, és lerövidíti a szolgáltatási élettartamot. Ezért 2–3 havonta egyszer teljesen ki kell dönteni, és a kisütési időt a telep kapacitása és a terhelés mérete alapján lehet meghatározni. Teljes terhelés melletti kisütés után a szabályzat szerint legalább 8 órán át újra kell tölteni.

3. A selejt/hibás UPS folyamatos áramellátást biztosító akkumulátorok időben történő cseréje

Jelenleg a nagy- és közepes méretű UPS folyamatos áramforrásokhoz csatlakoztatott tárolóelemek száma 3-tól 80-ig, sőt akár ennél is több lehet. Ezeket az egyedi akkumulátorokat egy áramkörön keresztül kapcsolják össze egy akkumulátorcsoportba, hogy megfeleljenek az UPS egyenáramú tápellátási igényeinek. Az UPS folyamatos üzemeltetése és használata során a teljesítmény- és minőségkülönbségek miatt elkerülhetetlen, hogy egyes akkumulátorok teljesítménye csökkenjen, tárolási kapacitásuk ne feleljen meg a követelményeknek, és károsodjanak. Amikor az akkumulátorcsoportban néhány akkumulátor megsérül, a karbantartó személyzetnek minden egyes akkumulátort ellenőriznie és tesztelnie kell a megsérült elemek kizárása érdekében. Új akkumulátor beszerelésekor igyekezni kell ugyanolyan típusú, ugyanattól a gyártótól származó akkumulátort vásárolni, és tilos saválló akkumulátorokat, zárt akkumulátorokat és különböző műszaki adatokkal rendelkező akkumulátorokat keverni.

A PWM napenergiás vezérlő három töltési módot alkalmaz: erős töltést, kiegyenlítő töltést és lebegőtöltést.

Erős töltés:

más néven közvetlen töltés, gyors töltési mód, amelyet akkor alkalmaznak, amikor az akkumulátor feszültsége alacsony, és nagy árammal és viszonylag magas feszültséggel töltenek.

Kiegyenlítő töltés:

Az intenzív töltés befejezése után az akkumulátor egy ideig nyugalmi állapotban van. Amikor a feszültség egy meghatározott értékig csökken, az akkumulátor kiegyenlítő töltési állapotba lép, hogy biztosítsa az akkumulátor kapcsainak egyenletes és egységes feszültségét.

Lebegőtöltés:

A kiegyenlítő töltés befejezése után az akkumulátor ismét egy ideig nyugalmi állapotban van. Amikor a feszültség a karbantartási feszültségre csökken, az akkumulátor lebegőtöltési szakaszba lép, így az akkumulátor folyamatosan töltött állapotban marad anélkül, hogy túltöltenének.

Az MPPT napenergiás vezérlő MPPT korlátozott áramú töltést, állandó feszültségű kiegyenlítő töltést és állandó feszültségű lebegőtöltést alkalmaz.

MPPT korlátozott áramú töltés:

amikor az akkumulátor feszültsége nagyon kicsi, az MPPT töltési módot használják, így a napelempanel kimenő teljesítménye az akkumulátor végére kerül; amikor a fényerősség nagyon erős, a napelempanel kimenő teljesítménye növekszik, és a töltőáram eléri a küszöbértéket, az MPPT töltés befejeződik, és átkapcsolódik állandó áramú töltésre;

Amikor a fényerősség gyengül, az MPPT töltési módra kapcsol át.

Állandó feszültségű töltés:

az akkumulátor szabadon váltogathat az MPPT töltési és az állandó áramú töltési mód között, egymással összehangolva elérve, hogy az akkumulátor feszültsége elérje a telítési feszültséget; ekkor az állandó feszültségű töltési szakasz kezdődik, és az akkumulátor töltőárama fokozatosan csökken 0,01C értékre, majd a töltési szakasz befejeződik, és átkapcsolódik a lebegőtöltési szakaszra.

Állandó feszültségű lebegőtöltés:

az akkumulátort egy az állandó feszültségnél enyhén alacsonyabb feszültséggel töltik.

Ez a szakasz elsősorban az akkumulátor saját kisülése miatt elvesztett energiának a pótlására szolgál.

Inverter lágyindítás elve:

1. Az inverter lágyindítás azt jelenti, hogy a feszültség fokozatosan nő nulláról a névleges feszültségre, így az egész motorindítási folyamat során nem keletkezik ütőnyomat, hanem sima indítási művelet valósul meg.

2. A lágyindító egy új típusú motorvezérlő eszköz, amely integrálja a motor lágyindítását, lágy leállítását és több védőfunkciót. Fő összetevője egy háromfázisú párhuzamos tirisztor és az elektronikus vezérlőkör, amelyek sorba vannak kötve az áramforrás és a vezérelt motor között. A háromfázisú párhuzamos tirisztor vezetési szögének különböző módszerekkel történő szabályozásával a vezérelt motor bemeneti feszültsége különböző igények szerint változik, és így különböző funkciók valósíthatók meg.

Az inverter lágyindítási funkciója:

1. Amikor az inverter bekapcsolásra kerül, az inverter tápellátása elindul, de körülbelül 2 másodperces késleltetés után kezd el 220 V feszültséget szolgáltatni. A feszültség nem éri el azonnal a 220 V-ot, hanem lassan emelkedik 100 V-ról 220 V-ra – igen, ez az inverter saját védelmi funkciója.

2. Például egy normál, 1000 W teljesítményű inverter bekapcsolás után azonnal 1000 W-ot szolgáltat. Ha lágyindításos típusról van szó, a kimenő teljesítmény fokozatosan növekszik: 700 W → 800 W → 900 W → 1000 W.