Často kladené otázky

Pri výbere UPS systému sa nevyhnutne kládje dôraz na počiatočné náklady, čo niekedy vedie organizácie k nákupu menej kvalitného produktu za nižšiu cenu. Je však nevyhnutné pozorne preštudovať malý tlačený text, aby ste sa uistili, že ste si vybrali modulárny systém, ktorý skutočne splní svoju úlohu: ochráni kritické napájanie vášho dátového centra s najvyššou možnou úrovňou dostupnosti.

Zaujímavé je, že pri niektorých vysokej kvality UPS systémoch sa v dlhodobom horizonte často dosahujú úspory nákladov vďaka vyššej účinnosti, čo má za následok nižšie prevádzkové náklady a nižšiu celkovú vlastnícku cenu (TCO). Preto je zvyčajne vhodné vykonať komplexnú analýzu nákladov.

Akým spôsobom teda môžu dátové centrá vybrať UPS systém, ktorý maximalizuje dostupnosť, keďže ide o ich primárny cieľ? V podstate nesmie existovať žiadny potenciálny jediný bod zlyhania. Pred uzatvorením zmluvy je kritické dôkladne pochopiť konfiguráciu a definíciu modulárneho systému.

Na najzákladnejšej úrovni sa jednotka samostatného UPS, ktorá chráni kritické zaťaženie, označuje ako konfigurácia systému N. Samostatná UPS však nezabezpečuje žiadnu odolnosť v prípade poruchy zariadenia alebo jeho vypnutia kvôli preventívnej údržbe. Paralelné zapojenie druhej samostatnej UPS s rovnakým výkonom zabezpečuje odolnosť a označuje sa ako konfigurácia N+1. Je možné paralelne zapojiť niekoľko samostatných jednotiek s menším individuálnym výkonom, čím sa dosiahne rovnaká filozofia.

Inou definíciou modulárneho systému je samostatná UPS navrhnutá a vyrobená v modulárnom formáte. Hlavné komponenty – usmerňovač, striedač a statický prepínač – sú modulárne. Ak napríklad dojde k poruche usmerňovača, môže byť ľahko vymenený. Výzvou tejto konfigurácie je, že ak jeden komponent zlyhá, celá funkčnosť UPS spolu s ním vypne. Hoci ide o modulárny systém, jeho úroveň dostupnosti nebude spoľahlivá.

Lepšie riešenie je to, čo nazývame: skutočne modulárny UPS. Ide o systém, v ktorom je niekoľko jednotlivých UPS modulov umiestnených v rámci jedného rámu. Každý z týchto jednotlivých modulov je samostatný UPS so všetkými potrebnými komponentmi – usmerňovačom, invertorom a statickým prepínačom – a všetky pracujú online paralelne navzájom. Napríklad šesť UPS modulov s výkonom 50 kW sa zvyčajne umiestni do jediného rámu, čím sa dosiahne odolná konfigurácia 300 kW v režime N+1. V prípade potreby sa modul môže vymeniť za „horúcu výmenu“ (tzv. hot-swap) za niekoľko sekúnd (približne 30 sekúnd), pričom ostatné moduly naďalej chránia kritické zaťaženie.

V žiadnom okamihu nie je potrebné prepnúť systém do údržbového obchodu (maintenance bypass), a teda na surové sieťové napätie.

Niektoré iné modulárne systémy zahŕňajú usmerňovač a striedavý menič v rámci svojich modulov, ale statický prepínač je centralizovaný a oddelený. To vytvára potenciálny jediný bod zlyhania. Výmenu samostatného statického prepínača môže trvať len niekoľko minút, avšak v závislosti od miesta sa technik na údržbu môže dostať na miesto výmeny až za niekoľko hodín. Počas tohto času systém nemôže prejsť do statického obchádzacieho režimu. V pravom modulárnom systéme, kde je statický prepínač zahrnutý v každom module, ostatné moduly v rámci UPS pokračujú v ochrane záťaže, kým sa poškodený modul nedá vymeniť. Tým sa úroveň dostupnosti výrazne zvyšuje.

Vyvinuli sme náš najnovší generáciu skutočne modulárneho UPS systému, ktorý ponúka účinnosť napájania vyššiu ako 0,99 a nízke celkové náklady na vlastníctvo (TCO) prostredníctvom našej technológie Maximálnej efektivity správy (MEM) a nízkych energetických strát. Náš dizajnový tím pracuje s dátovými centrami už mnoho rokov na najnovšom pomedzí technologického rozvoja.

1. Vysokofrekvenčný zariadenie:

Použitím technológie vysokofrekvenčného prepínania sa v usmerňovačoch a striedačoch nahradia transformátory s frekvenciou siete v UPS vysokofrekvenčnými prepínacími prvkami, čo je bežne známe ako vysokofrekvenčné zariadenia. Vysokofrekvenčné zariadenia sú malé a vykazujú vysokú účinnosť.

2. Zariadenie s frekvenciou siete:

UPS, ktoré používa transformátor s frekvenciou siete ako súčasť usmerňovača a striedača, je bežne známe ako zariadenie s frekvenciou siete.

Vysokofrekvenčné zariadenie vs. priemyselné zariadenie s frekvenciou siete.

2-1: Vysokofrekvenčný zariadenie nemá izolačný transformátor a jeho výstupný nulový vodič obsahuje vysokofrekvenčný prúd, ktorý pochádza hlavne z harmonických rušení zo siete striedavého prúdu, pulzujúceho prúdu usmerňovača UPS a vysokofrekvenčného invertora, ako aj z harmonických rušení zaťaženia. Rušivé napätie nie je len vysoké hodnoty, ale je tiež ťažké odstrániť. Naproti tomu výstupné nulovo-zemnacie napätie frekvenčného zariadenia je nižšie a neobsahuje žiadnu vysokofrekvenčnú zložku, čo je pre bezpečnosť komunikácie počítačovej siete dôležitejšie.

2-2: Výstup vysokofrekvenčného zariadenia nie je izolovaný transformátorom. Ak dôjde k skratu výkonového prvku invertora, vysoké jednosmerné napätie na jednosmernom zbernicovom vedení (DCBUS) sa priamo aplikuje na zaťaženie, čo predstavuje bezpečnostné riziko; u frekvenčného zariadenia takáto situácia nenastáva.

2-3: Frekvenčné zariadenie má vysokú odolnosť voči nárazovému zaťaženiu.

1. Pomer energie je relatívne vysoký. Pri vysokom energetickom obsahu na jednotku hmotnosti dosahuje hodnotu 460–600 Wh/kg, čo je približne 6–7-násobok olovených kyselinových batérií;

2. Životnosť je dlhá a môže presiahnuť 6 rokov. Batéria s katódou z fosfátu železo-lítia sa pri nabíjaní a vybíjaní pri prúde 1C (100 % DOD) dokáže vydržať až 10 000 cyklov.

3. Menovité napätie je vysoké (jednotlivé pracovné napätie je 3,7 V alebo 3,2 V), čo zhruba zodpovedá sériovému napätiu 3 akumulátorov s nikel-kadmiovým alebo nikel-metal-hydridovým elektrólytom, čo je výhodné pri tvorbe batériových balíkov;

4. Vysoká výdrž pri výkone: lithium-železo-fosfátové lithiové iónové batérie používané v elektrických vozidlách dosahujú kapacitu nabíjania a vybíjania 15–30 C, čo je výhodné pre intenzívne štartovanie a zrýchľovanie;

5. Miera samovybíjania je veľmi nízka, čo je jednou z najvýraznejších výhod tejto batérie. V súčasnosti sa všeobecne dosahuje menej ako 1 % za mesiac, čo je menej ako 1/20 hodnoty u nikel-hydridových batérií;

6. Nízka hmotnosť: hmotnosť je približne 1/5 až 1/6 hmotnosti oloveno-kyselinového výrobku rovnakého objemu;

7. Vynikajúca odolnosť voči vysokým aj nízkym teplotám: môže sa používať v prostredí s teplotou od –20 °C do +60 °C; po špeciálnej úprave sa dá používať aj v prostredí s teplotou až –45 °C;

8. Zelená a environmentálna ochrana: bez ohľadu na to, či sa vyrába, používa alebo likviduje, neobsahuje ani nevyrába žiadne toxické a škodlivé ťažké kovové prvky a látky, ako sú olovo, ortuť, kadmium atď.;

9. Výroba zásadne nepotrebuje vodu, čo je veľmi výhodné pre krajiny s nedostatkom vody.

Batéria je dôležitou súčasťou UPS systému neprerušovaného napájania. Primeraná údržba batérie môže spomaliť rýchlosť jej degradácie, predĺžiť životnosť batérie, výrazne znížiť frekvenciu výmeny batérií a efektívne ušetriť prevádzkové náklady.

1. Udržiavanie vhodnej okolitej teploty môže predĺžiť životnosť batérie UPS

Všeobecne povedané, faktorom, ktorý ovplyvňuje nepretržitú batériu UPS, je okolitá teplota. Všeobecne sa od výrobcov batérií vyžaduje optimálna okolitá teplota v rozmedzí 20–25 °C. Hoci zvýšenie teploty zlepšuje vybíjaciu kapacitu batérie, za túto výhodu sa platí veľkou strátou životnosti batérie. Ako ukazujú výsledky testov, keď je okolitá teplota vyššia ako 25 °C, životnosť UPS sa pri každom zvýšení o 10 °C výrazne skracuje. V súčasnosti sa v UPS všeobecne používajú bezúdržbové uzavreté oloveno-kyselinové batérie, ktorých návrhová životnosť je zvyčajne 5 rokov – avšak táto životnosť je dosiahnuteľná len za podmienok prostredia, ktoré vyžadujú výrobcovia batérií. Ak nie sú tieto špecifikované požiadavky na prostredie splnené, ich životnosť sa môže výrazne líšiť. Okrem toho zvýšenie okolitej teploty vedie k posilneniu vnútornej chemickej aktivity batérie, čo spôsobuje vznik veľkého množstva tepelnej energie, ktorá následne ešte viac zvyšuje teplotu okolitého prostredia. Tento zlý kruh bude zrýchľovať skracovanie životnosti batérie.

2. Pravidelne nabíjať a vybíjať nepretržitú batériu UPS

Plávajúce nabíjacie napätie a vybíjacie napätie v napájacích zdrojoch UPS boli v továrni nastavené na menovitú hodnotu a vybíjací prúd sa zvyšuje so zvyšujúcim sa zaťažením. Počas používania by sa zaťaženie malo primerane upraviť, napríklad ovládaním počtu jednotiek elektronických zariadení, ako sú počítače. Za normálnych okolností by zaťaženie nemalo prekročiť 60 % menovitého zaťaženia UPS. V tomto rozsahu nebude batéria vybíjaná nadmierne.

Keďže UPS je po dlhú dobu pripojená k elektrickej sieti, v prostredí s vysokou kvalitou napájania a s malým počtom výpadkov siete bude batéria dlhú dobu v plávajúcom nabíjacím režime, čo postupne spôsobí zníženie aktivity vzájomnej prevodnosti chemickej energie na elektrickú energiu v batérii a zrýchli starnutie. A skráti tak životnosť. Preto by sa mala úplne vybíjať raz za 2–3 mesiace a doba vybíjania sa môže určiť podľa kapacity batérie a veľkosti záťaže. Po úplnom vybíjaní za zaťaženia sa podľa predpisov znovu nabíja po dobu viac ako 8 hodín.

3. Včasná výmena opotrebovaných/defektných batérií UPS (nepretržitého zdroja napájania)

V súčasnosti sa počet batérií používaných v záložných napájacích zdrojoch (UPS) strednej a veľkej veľkosti pohybuje od 3 do 80 alebo dokonca viac. Tieto jednotlivé batérie sú prostredníctvom obvodu spojené do batériového balíka, aby boli splnené požiadavky na jednosmerný prúd (DC) zo záložného napájacieho zdroja (UPS). Pri nepretržitej prevádzke a používaní UPS je vzhľadom na rozdiely výkonnosti a kvality nevyhnutné, že výkonnosť jednotlivých batérií postupne klesá, ich úložná kapacita už nespĺňa požiadavky a batérie sa poškodzujú. Ak sa v batériovom balíku poškodí niekoľko batérií, personál zodpovedný za údržbu by mal každú batériu skontrolovať a otestovať, aby vylúčil poškodené batérie. Pri výmene batérie sa odporúča zakúpiť novú batériu rovnakého typu od toho istého výrobcu; je zakázané miešať kyselostojné batérie, uzatvorené batérie a batérie s rôznymi špecifikáciami.

PWM solárny regulátor používa tri režimy nabíjania: intenzívne nabíjanie, vyrovnané nabíjanie a plávajúce nabíjanie.

Intenzívne nabíjanie:

tiež nazývané priame nabíjanie, je rýchle nabíjanie, pri ktorom sa pri nízkom napätí batérie používa vysoký prúd a relatívne vyššie napätie na nabíjanie batérie.

Vyrovnané nabíjanie:

Po dokončení intenzívneho nabíjania batéria určitý čas stojí. Keď klesne napätie na určitú hodnotu, batéria prejde do stavu vyrovnaného nabíjania, aby sa zabezpečilo rovnaké a konzistentné napätie na svorkách batérie.

Plávajúce nabíjanie:

Po dokončení vyrovnaného nabíjania batéria tiež určitý čas stojí. Keď klesne napätie na údržbové napätie, batéria sa nachádza v fáze plávajúceho nabíjania, čím sa batéria udržiava v nabíjacom stave bez rizika prenabíjania.

MPPT solárny regulátor používa MPPT režim nabíjania s obmedzeným prúdom, vyrovnané nabíjanie pri konštantnom napätí a plávajúce nabíjanie pri konštantnom napätí.

MPPT nabíjanie s obmedzeným prúdom:

keď je napätie batérie veľmi nízke, používa sa režim nabíjania MPPT, pri ktorom sa výstupný výkon slnečného panela čerpá do batérie. Keď je intenzita svetla veľmi silná, výstupný výkon slnečného panela stúpa a nabíjací prúd dosiahne prahovú hodnotu, čím sa ukončí režim MPPT a prepnutie sa uskutoční na režim nabíjania konštantným prúdom.

Keď sa intenzita svetla zníži, systém sa prepne späť do režimu nabíjania MPPT.

Nabíjanie konštantným napätím:

batéria sa automaticky prepína medzi režimom nabíjania MPPT a režimom nabíjania konštantným prúdom, pričom tieto režimy spolupracujú tak, aby sa napätie batérie dosiahlo nasýtenia; potom sa prechádza do fázy nabíjania konštantným napätím. Keď sa nabíjací prúd batérie postupne zníži na 0,01C, táto fáza sa ukončí a prechádza sa do fázy plávajúceho nabíjania.

Plávajúce nabíjanie konštantným napätím:

batéria sa nabíja napätím mierne nižším ako napätie pri nabíjaní konštantným napätím.

Táto fáza sa používa predovšetkým na doplnenie energie stratenej v dôsledku samovybíjania batérie.

Princíp mäkkého štartu invertora:

1. Mäkký štart invertora znamená, že napätie sa postupne zvyšuje od nuly po menovité napätie, čím sa počas celého štartovacieho procesu motora vylúči nárazový krútiaci moment a dosiahne sa hladký štart.

2. Mäkký štartér je nové riadiace zariadenie pre motory, ktoré integruje mäkký štart motora, mäkké zastavenie a viaceré ochranné funkcie. Jeho hlavnou súčasťou je trojfázový paralelný tyristor spolu s jeho elektronickým riadiacim obvodom zapojeným sériovo medzi napájanie a riadený motor. Rôznymi metódami sa ovláda vodivý uhol trojfázových paralelných tyristorov, čím sa mení vstupné napätie riadeného motora podľa rôznych požiadaviek a umožňujú sa tak realizovať rôzne funkcie.

Funkcia mäkkého štartu invertora:

1. V momente zapnutia meniča sa menič napája, avšak výstup 220 V sa objaví s oneskorením približne o 2 sekundy. Napätie sa nezvýši okamžite na 220 V, ale postupne stúpne z 100 V na 220 V. Áno, ide o ochranu samotného meniča.

2. Napríklad bežný menič s výkonom 1000 W pri zapnutí vydáva výkon 1000 W. Ak je použitý mäkký štart, výkon sa postupne zvyšuje: 700 W – 800 W – 900 W – 1000 W.