Жиі қойылатын сұрақтар

UPS жүйесін таңдаған кезде бастапқы шығын мәселесі әрине қарастырылуға тиіс, бұл кейде ұйымдарды төмен бағалы, бірақ сапасы да төмен өнімді сатып алуға итермелейді. Дегенмен, сіз таңдаған модульдік жүйенің нақты қажетті жұмысты орындайтынына — яғни дерекқорыңыздың маңызды қуатын ең жоғары қолжетімділік деңгейінде қорғайтынына кепілдік беретініне көз жеткізу үшін шағын шрифтпен жазылған шарттарды мұқият тексеру өте маңызды.

Қызығы, кейбір жоғары сапалы UPS жүйелерінде ұзақ мерзімді тиімділіктің артуы арқылы шығындардың азаятыны байқалады, бұл жұмыс істеу шығындарын төмендетеді және жалпы иелік бойынша жалпы шығындарды (TCO) азайтады; сондықтан толық шығындарды талдау әдетте есептеуге құнды.

Сонымен, дерекқорлардың негізгі мақсаты ретінде қолжетімділікті максималды деңгейге көтеру үшін қандай UPS таңдау керек? Негізінде, жалғыз нүктелік ақаулар болмауы керек. Сатып алу шартын жасағанға дейін модульдік жүйенің конфигурациясы мен анықтамасын мұқият түсіну өте маңызды.

Ең негізгі деңгейде, маңызды жүкті қорғайтын жеке тұрғызылған UPS құрылғысы N жүйесі конфигурациясы деп аталады. Дегенмен, жеке тұрғызылған UPS құрылғысы құрылғыда ақау пайда болған немесе алдын алу мақсатындағы техникалық қызмет көрсету кезінде оның жұмыс істеуі тоқтатылған жағдайда ешқандай тұрақтылыққа ие емес. Екінші жеке тұрғызылған UPS құрылғысын бірдей қуат көрсеткішімен параллель қосу тұрақтылық қамтамасыз етеді және ол N+1 конфигурациясы деп аталады. Бірнеше кішірек қуат көрсеткіші бар жеке тұрғызылған құрылғыларды біріктіру арқылы да осы философияны іске асыруға болады.

Модульдік деген сөздің басқа бір анықтамасы — модульдік форматта жобаланған және шығарылған жеке тұрғызылған UPS. Тікелей түрлендіргіш, инвертор және статикалық ажыратқыш сияқты негізгі компоненттер модульдік болып табылады. Мысалы, тікелей түрлендіргіште ақау пайда болса, оны оңай ауыстыруға болады. Бұл конфигурацияның қиындығы — бір компоненттің ақауға ұшырауы барлық UPS функциясының тоқтауына әкеледі. Бұл модульдік жүйе болса да, оның қолжетімділік деңгейі сенімді емес.

Жақсырақ шешім — біз оны «нағыз модульді UPS» деп атаймыз. Бұл жағдайда бірнеше жеке UPS модульдері рама ішіне орналастырылады. Әрбір модуль өзі бойынша толық құрамды UPS болып табылады: онда түзеткіш, инвертор және статикалық айналдырғыш орналасқан, сонымен қатар барлық модульдер бір-бірімен параллельді режимде жұмыс істейді. Мысалы, алты 50 кВт-тық UPS модулі әдетте 300 кВт қуатты (N+1) тұрақты конфигурация ұсынатын жалғыз рама ішіне орналасады. Қажет болса, модульді «қыздырып ауыстыру» (яғни жүйені тоқтатпай-ақ ауыстыру) үшін шамамен 30 секунд уақыт кетеді, ал қалған модульдер критикалық жүктемені қорғауды жалғастырады.

Жүйені еш уақытта техникалық қызмет көрсету үшін қосымша өткізгішке ауыстыру қажет емес, сондықтан ол таза желілік кернеуге ауыстырылмайды.

Басқа кейбір модульдік жүйелерде түзеткіш пен инвертор олардың модульдерінің ішінде орналасқан, бірақ статикалық ауыстырғыш орталықтандырылған және бөлек орналасқан. Бұл жағдай жалғыз сәттегі ақаулық нүктесіне әкелуі мүмкін. Бөлек статикалық ауыстырғышты алмастыруға бірнеше минут ғана кетеді, бірақ орналасуына байланысты оны алмастыру үшін объектіге жету қызмет көрсетуші инженерге бірнеше сағат уақыт кетуі мүмкін. Осы уақыт ішінде жүйе статикалық айналымға ауыса алмайды. Статикалық ауыстырғыш әрбір модульге енгізілген шынайы модульдік жүйеде UPS рамкасындағы қалған модульдер жүктемені қорғауды жалғастырады, докерін алмастыруға болғанша. Бұл қолжетімділік деңгейін әлдеқайда көтереді.

Біз қазіргі заманғы шынайы модульдік UPS жүйесінің ең соңғы ұрпағын әзірledік, ол өзінің Максималды Тиімділік Басқаруы (MEM) және энергия шығынының төмендігі арқылы 0,99-дан астам қуат коэффициентін қамтамасыз етеді және жалпы иелік шығындарын (TCO) төмендетеді. Біздің дизайнерлар тобы технологиялық дамудың алдыңғы қатарында көптеген жылдар бойы деректер орталықтарымен жұмыс істеп келеді.

1. Жоғары жиілікті құрылғы:

Жоғары жиілікті ауыстыру технологиясын қолдана отырып, түзеткіш пен инверторларда қуат жиілігі трансформаторларының орнына жоғары жиілікті ауыстыру элементтері қолданылады; бұл әдетте жоғары жиілікті машиналар деп аталады. Жоғары жиілікті машиналар көлемі кішкентай және пайдалы әсер коэффициенті жоғары.

2. Қуат жиілігі машинасы:

Түзеткіш пен инвертор компоненттері ретінде қуат жиілігі трансформаторын қолданатын UPS әдетте қуат жиілігі машинасы деп аталады.

Жоғары жиілікті машина VS өнеркәсіптік жиілікті машина.

2-1: Жоғары жиілікті машина изоляциялық трансформаторға ие емес, оның шығыс нөлдік сызығында жоғары жиілікті ток бар, ол негізінен желілік тораптың гармоникалық ықпалынан, UPS түзеткіші мен жоғары жиілікті инвертордың пульсациялық тогынан және жүктеменің гармоникалық ықпалынан туындайды. Бұл ықпал кернеуі тек қана мәні жоғары болумен қатар, жойылуы да қиын. Ал қуат жиілігі машинасының шығыс нөл-жер арасындағы кернеуі төменірек, сонымен қатар жоғары жиілікті компоненттері жоқ, бұл компьютерлік желілердің қауіпсіздігі үшін маңызды.

2-2: Жоғары жиілікті машина шығысында трансформаторлық изоляция жоқ. Егер инвертор қуат құрылғысы қысқа тұйықталса, тұрақты ток шинасындағы (DCBUS) жоғары тұрақты ток кернеуі тікелей жүктемеге түседі, бұл қауіпсіздікке қа threat тудырады; ал қуат жиілігі машинасында мұндай мәселе болмайды.

2-3: Қуат жиілігі машинасы жүктемеге соққы әсеріне төзімділігі жоғары.

1. Энергиялық қатынас салыстырмалы түрде жоғары. Жоғары энергия сақтау тығыздығына ие болып, ол 460–600 Вт·сағ/кг-ға жетті, бұл қорғасын-қышқылды аккумуляторларға қарағанда шамамен 6–7 есе жоғары;

2. Қызмет көрсету мерзімі ұзақ, қызмет көрсету мерзімі 6 жылдан асады. Литий-темір-фосфатты катодты аккумулятор 1C (100% DOD) режимінде зарядталып-разрядталады және 10 000 рет пайдалануға арналған жазба деректері бар;

3. Номиналдық кернеу жоғары (жеке жұмыс кернеуі 3,7 В немесе 3,2 В), бұл шамамен 3 никель-кадмийлі немесе никель-металл гидридті аккумуляторлардың тізбектегі кернеуіне тең, сондықтан батареялық қоректендіру құрылғысын құру ыңғайлы;

4. Жоғары қуатты төзімділігі бар, электрлік көліктерде қолданылатын литий-темір-фосфатты литий-ионды аккумуляторлар 15–30C зарядтау мен разрядтау қабілетіне ие болады, бұл жоғары интенсивті іске қосу және үдету үшін ыңғайлы;

5. Өзінен разрядталу деңгейі өте төмен, бұл аккумулятордың ең басты артықшылықтарының бірі. Қазіргі уақытта ол әдетте айына 1%-дан кем болады, бұл никель-сутегі аккумуляторының көрсеткішінің 1/20-сынан кем;

6. Жеңіл салмақты, көлемі бірдей болғанда қорғасын-қышқылды өнімнің салмағының 1/5–1/6-сын құрайды;

7. Жоғары және төмен температураға төзімділігі жоғары, ол -20°C – +60°C ортасында қолданылуға ыңғайлы, ал технологиялық өңдеуден кейін ол -45°C ортасында да қолданылуға болады;

8. Жасыл және экологиялық қорғау: оның өндірілуі, пайдаланылуы немесе тозуы кезінде қорғасын, сынап, кадмий сияқты улы және зиянды ауыр металдар мен заттар құрамында болмайды немесе шығарылмайды;

9. Өндіріс негізінен су қолданбайды, бұл суға тапшылығы бар елдер үшін өте пайдалы.

Аккумулятор — UPS (тоқтың үзіліссіз қорегі) жүйесінің маңызды бөлігі болып табылады. Аккумуляторды дұрыс қолдану және қадағалау оның өзіндік құнының тез төмендеуін баяулатады, аккумулятордың қызмет көрсету мерзімін ұзартады, аккумуляторды алмастыру жиілігін әлдеқайда азайтады және жұмыс істеу шығындарын тиімді түрде үнемдейді.

1. Тиімді айналадағы температураны сақтау UPS аккумуляторының қызмет көрсету мерзімін ұзартады

Жалпы айтқанда, UPS-тің үзіліссіз жұмыс істейтін аккумуляторына әсер ететін фактор — орта температурасы. Жалпы алғанда, аккумулятор өндірушілері қажет ететін ең жақсы орта температурасы 20–25°C аралығында. Температураның көтерілуі аккумулятордың разрядтау сыйымдылығын жақсартса да, оның құрбаны — аккумулятордың қызмет мерзімінің қатты қысқаруы болып табылады. Сынақ нәтижелері көрсеткендей, табиғи температура 25°C-тан жоғары болған кезде, әрбір 10°C-лық температура көтерілуіне байланысты UPS-тің қызмет мерзімі қатты қысқарады. Қазіргі уақытта UPS-те қолданылатын аккумуляторлар жалпы алғанда қолданыс кезінде қызмет көрсетуді қажет етпейтін герметикті қорғасын-қышқылды аккумуляторлар болып табылады, олардың жобалық қызмет мерзімі жалпы алғанда 5 жыл құрайды; бірақ бұл көрсеткіш тек аккумулятор өндірушілерінің қойған талаптарына сай ортада ғана жетіледі. Егер белгіленген орта талаптарына сай келмесе, оның қызмет мерзімі қатты өзгереді. Сонымен қатар, орта температурасының көтерілуі аккумулятордың ішкі химиялық белсенділігін күшейтеді, сондықтан көп мөлшерде жылу энергиясы бөлінеді, бұл өз кезегінде қоршаған ортаның температурасын көтереді. Бұл жағымсыз тұйық цикл аккумулятордың қызмет мерзімінің қысқаруын жеделдетеді.

2. UPS тоқ көзінің үзіліссіз аккумуляторын ретті түрде зарядтау және разрядтау

UPS тоқ көзіндегі жүзіп жүретін зарядтау кернеуі мен разрядтау кернеуі зауытта номиналды мәнге реттелген, ал разрядтау тогы жүктеменің өсуімен бірге өседі. Пайдалану кезінде жүктемені тиімді түрде реттеу қажет, мысалы, компьютер сияқты электрондық құрылғылардың пайдаланылатын даналар санын бақылау. Қалыпты жағдайларда жүктеме UPS-тің номиналды жүктемесінің 60%-ынан аспауы керек. Бұл шекте аккумулятордың разрядтау тоғы артық разрядталмайды.

Себебі UPS ұзақ уақыт бойы ағындық желіге қосылған, жоғары сапалы электр қоректендіру ортасында және ағындық желінің өшірілуі сирек болатын жағдайда аккумулятор ұзақ уақыт бойы жүзіп тұратын зарядта болады, бұл аккумуляторда химиялық энергия мен электрлік энергияның өзара түрленуінің белсенділігін уақыт өте келе төмендетеді және қартаю процесін жеделдетеді. Сондықтан оны 2-3 айда бір рет толық разрядтау қажет, ал разрядтау уақыты аккумулятордың сыйымдылығы мен жүктеменің шамасына қарай анықталады. Толық жүктеме бойынша разрядтаудан кейін ережелерге сәйкес 8 сағаттан кем емес уақыт бойы қайтадан зарядтау қажет.

3. Жарамсыз/сақталмайтын UPS үзіліссіз қоректендіру аккумуляторларын уақтылы ауыстыру

Қазіргі уақытта үлкен және орташа өлшемді UPS қуаттың қоректендіру көздерімен жабдықталған аккумуляторлар саны 3-тен 80-ге дейін немесе одан да көп болуы мүмкін. Бұл жеке аккумуляторлар тізбек арқылы біріктіріліп, UPS-тің тұрақты токпен қоректендіруін қамтамасыз ету үшін аккумуляторлық блок құрайды. UPS-тің үздіксіз жұмыс істеуі мен пайдаланылуы кезінде аккумуляторлардың өнімділігі мен сапасындағы айырмашылықтарға байланысты жеке аккумуляторлардың өнімділігі төмендеуі, сақтау сыйымдылығы талаптарға сай келмеуі және зақымдануы болуы мүмкін. Аккумуляторлық блоктағы кейбір аккумуляторлар зақымданған кезде техникалық қызмет көрсету персоналы әрбір аккумуляторды тексеріп, сынақтан өткізіп, зақымданғандарды анықтауы қажет. Жаңа аккумулятор орнатқан кезде мүмкіндігінше сол өндірушіден сол типтегі аккумуляторды сатып алу керек; қышқылға төзімді аккумуляторларды, герметиктелген аккумуляторларды және әртүрлі сипаттамалы аккумуляторларды араластыруға тыйым салынады.

PWM күн сәулесінің бақылаушысы күшті зарядтау, теңестіру зарядтауы және жүзіп тұрған зарядтау деп аталатын үш зарядтау режимін қолданады.

Күшті зарядтау:

сонымен қатар тікелей зарядтау деп те аталады, бұл жылдам зарядтау болып табылады; аккумулятор кернеуі төмен болған кезде аккумуляторды жоғары ток пен салыстырмалы түрде жоғары кернеумен зарядтау үшін қолданылады.

Теңестіру зарядтауы:

Қарқынды зарядтаудың аяқталуынан кейін аккумулятор белгілі бір уақыт бойы тыныштық күйде тұрады. Кернеу белгілі бір мәнге дейін төмендеген кезде аккумулятор теңестіру зарядтауы күйіне көшеді, ол аккумулятордың шығыс кернеуін біркелкі және тұрақты ұстайды.

Жүзіп тұрған зарядтау:

Теңестіру зарядтауы аяқталғаннан кейін аккумулятор қосымша белгілі бір уақыт бойы тыныштық күйде тұрады. Кернеу ұстау кернеуіне дейін төмендеген кезде аккумулятор жүзіп тұрған зарядтау кезеңіне көшеді, ол аккумуляторды артық зарядтаусыз зарядтау күйінде ұстайды.

MPPT күн сәулесінің бақылаушысы MPPT шектелген токпен зарядтау, тұрақты кернеумен теңестіру зарядтауы және тұрақты кернеумен жүзіп тұрған зарядтау режимдерін қолданады.

MPPT шектелген токпен зарядтау:

батарея кернеуі өте аз болғанда MPPT зарядтау режімі қолданылады, күн энергиясынан қоректенетін панельдің шығыс қуаты батареяға беріледі; жарықтың интенсивтілігі өте күшті болғанда күн энергиясынан қоректенетін панельдің шығыс қуаты артады, зарядтау тогы есіктік мәнге жетеді, содан кейін MPPT зарядтау режімі аяқталып, тұрақты токпен зарядтауға көшіледі;

Жарықтың интенсивтілігі әлсізденгенде MPPT зарядтау режіміне ауысады.

Тұрақты кернеумен зарядтау:

батарея MPPT зарядтау режімі мен тұрақты токпен зарядтау режімі арасында еркін ауысады, бір-бірімен ынтымақтастықта әрекет етіп, батарея кернеуі қаныққан кернеуге жетеді, содан кейін тұрақты кернеумен зарядтау сатысына кіреді; батареяны зарядтау тогы біртіндеп 0,01C-ге дейін төмендейді, зарядтау сатысы аяқталып, жүзіп жүру (флотациялық) зарядтау сатысына көшіледі.

Тұрақты кернеумен жүзіп жүру (флотациялық) зарядтау:

батарея тұрақты кернеуден сәл төмен кернеумен зарядталады.

Бұл саты негізінен батареяның өзіндік разрядтан жоғалтқан энергиясын толықтыру үшін қолданылады.

Инвертордың жұмсартылған іске қосылу принципі:

1. Инверторлық жұмсақ іске қосу — бұл кернеу нөлден номиналды кернеуге дейін біртіндеп арттырылады, сондықтан электр қозғалтқышты іске қосу процесінің барлық кезеңінде соққылы момент пайда болмайды, бірақ жұмсақ іске қосу операциясы орындалады.

2. Жұмсақ іске қосқыш — электр қозғалтқышты жұмсақ іске қосу, жұмсақ тоқтату және бірнеше қорғаныс функцияларын біріктіретін жаңа электр қозғалтқышын басқару құрылғысы. Оның негізгі құрамы — ток көзі мен басқарылатын электр қозғалтқышы арасына тізбектей қосылған үш фазалы параллель тиристорлар мен олардың электрондық басқару тізбегінен тұрады. Үш фазалы параллель тиристорлардың өткізгіштік бұрышын әртүрлі әдістермен басқару арқылы басқарылатын электр қозғалтқышына түсетін кернеу әртүрлі талаптарға сәйкес өзгереді және әртүрлі функциялар іске асады.

Инверторлық жұмсақ іске қосу функциясының қызметі:

1. Инвертор қосылған кезде инвертор қоректенеді, бірақ 220 В шығысын беруге дейін шамамен 2 секундтық кідіріс болады. Кернеу дереу 220 В-қа жетпейді, оның орнына 100 В-тан бастап баяу өсіп, 220 В-қа жетеді, иә. Инвертордың өзін қорғау.

2. Мысалы, қалыпты 1000 Вт қуаты бар инвертор қосылған кезде 1000 Вт шығыс береді. Егер ол жұмсақ іске қосылу болса, шығыс 700 Вт–800 Вт–900 Вт–1000 Вт деңгейіне дейін баяу өседі.