Întrebări frecvente

La alegerea unui sistem UPS, costul inițial este, în mod necesar, un element de luat în considerare și acest lucru poate duce uneori la achiziționarea de către organizații a unui produs de calitate inferioară, dar la un cost mai mic. Totuși, este esențial să verificați cu atenție clauzele contractuale pentru a vă asigura că ați ales un sistem modular care va îndeplini, într-adevăr, sarcina propusă: protejarea alimentării electrice critice a centrului de date cu cel mai înalt nivel de disponibilitate.

Interesant este faptul că, în cazul unor sisteme UPS de calitate superioară, economiile de costuri sunt adesea obținute pe termen lung datorită eficienței sporite, ceea ce conduce la costuri de funcționare reduse și la un cost total de proprietate (TCO) mai scăzut; prin urmare, efectuarea unei analize complete a costurilor merită, de obicei, efectuată.

Astfel, având ca obiectiv principal maximizarea disponibilității, cum pot centrele de date să aleagă un sistem UPS? În esență, nu trebuie să existe niciun punct unic de eșec potențial. Înțelegerea atentă a configurației și a definiției unui sistem modular, înainte de încheierea tranzacției, este esențială.

La cel mai basic nivel, o singură unitate UPS autonomă care protejează o sarcină critică este cunoscută sub denumirea de configurație de tip N. Totuși, o unitate UPS autonomă nu oferă nicio reziliență în cazul în care unitatea prezintă o defecțiune sau este scoasă din funcțiune pentru întreținere preventivă. Conectarea în paralel a unei a doua unități UPS autonome, de aceeași putere nominală, asigură reziliență și este cunoscută sub denumirea de configurație N+1. Ar fi posibil să se conecteze în paralel mai multe unități UPS autonome, fiecare având o putere nominală mai mică, pentru a aplica aceeași filozofie.

O altă definiție a termenului modular se referă la o unitate UPS autonomă proiectată și fabricată în format modular. Componentele principale — redresorul, inversorul și întrerupătorul static — sunt modulare. Dacă, de exemplu, apare o problemă la redresor, acesta poate fi înlocuit ușor. Provocarea legată de această configurație constă în faptul că, dacă un component eșuează, întreaga funcționalitate a UPS-ului se pierde împreună cu el. Deși este un sistem modular, gradul său de disponibilitate nu va fi fiabil.

O soluție mai bună este ceea ce numim: un UPS modular autentic. Aceasta presupune existența mai multor module individuale de UPS într-un cadru comun. Toate modulele individuale sunt, de fapt, unități UPS independente, fiecare conținând un redresor, un invertor și un comutator static, iar toate funcționează online, în paralel între ele. De exemplu, șase module UPS de 50 kW pot fi, în mod tipic, integrate într-un singur cadru, oferind o configurație rezilientă de 300 kW în variantă N+1. În cazul necesității, înlocuirea unui modul („hot-swap”) durează doar câteva momente (aproximativ 30 de secunde), în timp ce celelalte module continuă să protejeze sarcina critică.

În niciun moment sistemul nu trebuie transferat în modul de bypass pentru întreținere, deci nu este expus direct la rețeaua electrică necondiționată.

Alte sisteme modulare includ redresorul și invertorul în interiorul modulelor lor, dar comutatorul static este centralizat și separat. Acest lucru duce la un potențial punct unic de defectare. Înlocuirea unui comutator static separat poate dura doar câteva minute, dar, în funcție de locație, ajungerea la site pentru înlocuirea acestuia poate necesita mai multe ore pentru un inginer de întreținere. În această perioadă, sistemul nu poate comuta în modul de derivare statică. Într-un sistem modular autentic, unde comutatorul static este integrat în fiecare modul, celelalte module din cadrul UPS continuă să protejeze sarcina până la înlocuirea modulului defect. Aceasta crește în mod semnificativ nivelul de disponibilitate.

Am dezvoltat cea mai recentă generație de sistem UPS modular autentic, care oferă un randament energetic de peste 0,99, cu un cost total de proprietate (TCO) redus datorită Managementului Maxim al Eficienței (MEM) și pierderilor reduse de energie. Echipa noastră de proiectare lucrează de mulți ani cu centrele de date, aflată în fruntea dezvoltării tehnologice.

1. Mașină de înaltă frecvență:

Folosind tehnologia de comutare de înaltă frecvență, elementele de comutare de înaltă frecvență înlocuiesc transformatoarele de frecvență de rețea din redresoare și invertizoarele UPS, fiind cunoscute în mod obișnuit sub denumirea de „mașini de înaltă frecvență”. Mașinile de înaltă frecvență au dimensiuni mici și randament ridicat.

2. Mașină de frecvență de rețea:

UPS-ul care folosește un transformator de frecvență de rețea ca elemente de redresare și inversare este cunoscut în mod obișnuit sub denumirea de „mașină de frecvență de rețea”.

Mașină de înaltă frecvență vs. mașină de frecvență industrială.

2-1: Mașina de înaltă frecvență nu are un transformator de izolare, iar linia zero de ieșire prezintă curent de înaltă frecvență, care provine în principal din interferența armonică a rețelei electrice, din curentul pulsator al redresorului UPS și al invertorului de înaltă frecvență, precum și din interferența armonică a sarcinii. Tensiunea de interferență nu este doar ridicată ca valoare, ci și dificil de eliminat. Totuși, tensiunea de ieșire între zero și pământ a mașinii de frecvență de rețea este mai scăzută și nu conține componente de înaltă frecvență, ceea ce este mai important pentru securitatea comunicațiilor rețelei de calculatoare.

2-2: Ieșirea mașinii de înaltă frecvență nu este izolată prin transformator. Dacă dispozitivul de alimentare al invertorului se scurtcircuitează, tensiunea continuă înaltă de pe magistrala de curent continuu (DCBUS) va fi aplicată direct sarcinii, constituind un pericol pentru siguranță; această problemă nu există la mașina de frecvență de rețea.

2-3: Mașina de frecvență de rețea are o mare rezistență la impactul sarcinii.

1. Raportul energetic este relativ ridicat. Cu o densitate energetică de stocare mare, acesta a atins valori de 460–600 Wh/kg, adică aproximativ de 6–7 ori mai mare decât cea a bateriilor cu plumb-acid;

2. Durata de viață este lungă și poate depăși 6 ani. Bateria cu catod din fosfat de fier-litiu, încărcată și descărcată la curentul 1C (DOD 100 %), are un record de utilizare de până la 10.000 de cicluri.

3. Tensiunea nominală este ridicată (tensiunea de funcționare individuală este de 3,7 V sau 3,2 V), ceea ce este aproximativ echivalent cu tensiunea în serie a 3 baterii reîncărcabile de tip nichel-cadmiu sau nichel-hidrid metalic, fiind astfel convenabilă pentru formarea unui pachet de baterii;

4. Rezistență ridicată la putere: bateria LiFePO₄ (litiu-fier-fosfat) utilizată în vehiculele electrice poate atinge o capacitate de încărcare și descărcare de 15–30 C, ceea ce este convenabil pentru accelerarea intensă la pornire;

5. Rata de autodescărcare este foarte scăzută, constituind una dintre cele mai evidente avantaje ale bateriei. În prezent, aceasta poate atinge în general sub 1 % pe lună, adică mai puțin de 1/20 din rata de autodescărcare a bateriei nichel-hidrid;

6. Greutate redusă: greutatea este de aproximativ 1/5–1/6 din cea a produselor cu acumulator cu plumb-acid, la același volum;

7. Adaptabilitate excelentă la temperaturi ridicate și scăzute: poate fi utilizată în domeniul de temperaturi de la -20 °C până la +60 °C; după tratare suplimentară, poate fi folosită chiar și în condiții de temperatură de până la -45 °C;

8. Verde și protecție a mediului: indiferent dacă este produs, utilizat sau casat, nu conține și nu produce niciun element sau substanță toxică și dăunătoare, cum ar fi metalele grele (plumb, mercur, cadmiu etc.);

9. Producția consumă practic apă în cantități neglijabile, ceea ce este foarte avantajos pentru țările care suferă de lipsă de apă.

Bateria este o componentă importantă a sistemului de alimentare fără întrerupere (UPS). Întreținerea corespunzătoare a bateriei poate reduce viteza de degradare a acesteia, poate prelungi durata de viață a bateriei, poate reduce în mod semnificativ frecvența înlocuirii bateriei și poate economisi eficient costurile de exploatare.

1. Menținerea unei temperaturi ambientale adecvate poate prelungi durata de viață a bateriei UPS

În general, factorul care afectează bateria fără întrerupere (UPS) este temperatura ambientală. În general, temperatura ambientală optimă recomandată de producătorii de baterii se situează între 20–25 °C. Deși creșterea temperaturii îmbunătățește capacitatea de descărcare a bateriei, prețul plătit este o reducere semnificativă a duratei de viață a acesteia. Conform rezultatelor testelor, atunci când temperatura naturală depășește 25 °C, durata de viață a UPS-ului scade semnificativ pentru fiecare creștere de 10 °C. În prezent, bateriile utilizate în sistemele UPS sunt, în general, baterii etanșe cu plumb-acid, fără întreținere, iar durata de viață proiectată este, de obicei, de 5 ani — valoare care poate fi atinsă doar în condițiile de mediu specificate de producătorul de baterii. Dacă aceste condiții nu sunt îndeplinite, durata de viață efectivă a bateriei variază în mod semnificativ. În plus, creșterea temperaturii ambientale duce la intensificarea activității chimice interne a bateriei, generând o cantitate mare de căldură, ceea ce, la rândul său, determină o creștere suplimentară a temperaturii mediului înconjurător. Acest cerc vicios va accelera scurtarea duratei de viață a bateriei.

2. Încărcați și descărcați în mod regulat bateria fără întrerupere UPS

Tensiunea de încărcare în flotare și tensiunea de descărcare ale sursei de alimentare UPS au fost ajustate la valoarea nominală la fabrică, iar curentul de descărcare crește odată cu creșterea sarcinii. Sarcina trebuie ajustată în mod corespunzător în timpul utilizării, de exemplu prin controlul numărului de unități de echipamente electronice, cum ar fi calculatoarele. În condiții normale, sarcina nu trebuie să depășească 60 % din sarcina nominală a UPS-ului. În această gamă, curentul de descărcare al bateriei nu va duce la descărcarea excesivă a acesteia.

Deoarece sursa de alimentare fără întrerupere (UPS) este conectată la rețea timp îndelungat, într-un mediu cu o calitate ridicată a alimentării electrice și cu puține cazuri de întreruperi ale rețelei, bateria va rămâne mult timp în stare de încărcare în flotare, ceea ce va duce, pe termen lung, la scăderea activității conversiei reciproce între energie chimică și energie electrică din interiorul bateriei și va accelera îmbătrânirea acesteia, scurtând astfel durata de viață. Prin urmare, se recomandă descărcarea completă a bateriei o dată la fiecare 2–3 luni, iar durata descărcării poate fi stabilită în funcție de capacitatea bateriei și de mărimea sarcinii. După o descărcare completă sub sarcină, reîncărcarea trebuie efectuată timp de cel puțin 8 ore, conform reglementărilor.

3. Înlocuirea la timp a bateriilor uzate/defecte ale sursei de alimentare fără întrerupere (UPS)

În prezent, numărul bateriilor de stocare echipate cu surse de alimentare ininterruptibilă (UPS) de dimensiuni mari și medii variază între 3 și 80, sau chiar mai mult. Aceste baterii individuale sunt conectate printr-un circuit pentru a forma un pachet de baterii, astfel încât să satisfacă necesitățile sursei de alimentare în curent continuu (CC) a UPS-ului. În timpul funcționării continue și al utilizării UPS-ului, datorită diferențelor de performanță și calitate, este inevitabil ca performanța unor baterii individuale să scadă, iar capacitatea de stocare să nu mai corespundă cerințelor, ceea ce duce la deteriorarea acestora. Când unele baterii din pachetul de baterii sunt deteriorate, personalul de întreținere trebuie să verifice și să testeze fiecare baterie pentru a identifica și elimina bateriile deteriorate. La înlocuirea unei baterii noi, se recomandă achiziționarea unei baterii de același tip, provenită de la același producător; este interzisă amestecarea bateriilor rezistente la acid, a bateriilor etanșe și a bateriilor cu specificații diferite.

Controlerul solar PWM adoptă trei moduri de încărcare: încărcare intensă, încărcare echilibrată și încărcare în flotare.

Încărcare intensă:

denumită și încărcare directă, este o încărcare rapidă, care are loc atunci când tensiunea bateriei este scăzută, folosind un curent ridicat și o tensiune relativ ridicată pentru a încărca bateria.

Încărcare echilibrată:

După finalizarea încărcării intensive, bateria rămâne în stare de repaus o perioadă de timp. Când tensiunea scade la o anumită valoare, bateria intră în starea de încărcare echilibrată, pentru a asigura o tensiune uniformă și constantă la bornele bateriei.

Încărcare în flotare:

După finalizarea încărcării echilibrate, bateria rămâne din nou în stare de repaus o perioadă de timp. Când tensiunea scade la tensiunea de întreținere, bateria se află în stadiul de încărcare în flotare, astfel încât să poată fi menținută în stare de încărcare fără a fi supraincărcată.

Controlerul solar MPPT adoptă încărcarea cu curent limitat MPPT, încărcarea echilibrată la tensiune constantă și încărcarea în flotare la tensiune constantă.

Încărcare cu curent limitat MPPT:

când tensiunea bateriei este foarte mică, se utilizează modul de încărcare MPPT, iar puterea de ieșire a panoului solar este pompată către terminalul bateriei; când intensitatea luminii este foarte mare, puterea de ieșire a panoului solar crește, iar curentul de încărcare atinge pragul, determinând încheierea încărcării MPPT și trecerea la încărcarea cu curent constant;

Când intensitatea luminii scade, sistemul revine la modul de încărcare MPPT.

Încărcare cu tensiune constantă:

bateria comută liber între modul de încărcare MPPT și modul de încărcare cu curent constant, acestea cooperând astfel încât tensiunea bateriei să atingă tensiunea de saturație; apoi bateria intră în stadiul de încărcare cu tensiune constantă, iar curentul de încărcare scade treptat până la 0,01C, moment în care stadiul de încărcare se încheie și se trece la stadiul de încărcare în flotare.

Încărcare în flotare cu tensiune constantă:

bateria este încărcată cu o tensiune ușor inferioară tensiunii constante.

Acest stadiu este utilizat în principal pentru a compensa energia consumată de autodescărcarea bateriei.

Principiul pornirii progresive a invertorului:

1. Pornirea moale cu invertor înseamnă că tensiunea crește treptat de la zero până la tensiunea nominală, astfel încât nu apare niciun cuplu de impact în întregul proces de pornire a motorului, ci doar o operațiune de pornire lină.

2. Pornitorul moale este un dispozitiv modern de comandă a motorului, care integrează pornirea moale a motorului, oprirea moale și mai multe funcții de protecție. Componenta sa principală este un tiristor trifazat în paralel și circuitul său electronic de comandă, conectate în serie între sursa de alimentare și motorul controlat. Se folosesc metode diferite de comandă a unghiului de conducție al tiristorilor trifazați în paralel inversați, astfel încât tensiunea de intrare aplicată motorului controlat să varieze în funcție de cerințele specifice, permițând realizarea unor funcții diferite.

Funcția de pornire moale cu invertor:

1. În momentul în care invertorul este pornit, acesta primește alimentare, dar va exista o întârziere de aproximativ 2 secunde până la generarea tensiunii de 220 V. Tensiunea nu va atinge imediat valoarea de 220 V, ci va crește treptat, de la 100 V până la 220 V. Da, aceasta reprezintă o protecție a invertorului însuși.

2. De exemplu, un invertor obișnuit cu o putere de 1000 W va genera 1000 W imediat după ce este pornit. În cazul unui pornire blândă (soft start), puterea de ieșire va crește treptat: 700 W → 800 W → 900 W → 1000 W.