Pogosto zastavljena vprašanja

Pri izbiri sistema UPS se nujno postavi vprašanje začetnih stroškov, kar lahko vodi organizacije včasih do nakupa manj kakovostnega izdelka po nižji ceni. Ključno je vendar preveriti drobni tisk, da se zagotovi izbor modularnega sistema, ki bo resnično opravil predvideno nalogo: zaščititi kritično napajanje vašega podatkovnega centra z najvišjo možno stopnjo razpoložljivosti.

Zanimivo je, da se pri nekaterih višje kakovostnih sistemih UPS dolgoročno pogosto uresničijo varčevalne učinke zaradi višje učinkovitosti, kar pomeni nižje obratovalne stroške in nižjo skupno lastniško ceno (TCO); zato je običajno smiselno izvesti celovito analizo stroškov.

Kako torej lahko podatkovni centri izberejo UPS, da bi maksimizirali razpoložljivost? V osnovi ne sme obstajati nobena možna enojna točka odpovedi. Pred zaključitvijo pogodbe je ključnega pomena natančno razumeti konfiguracijo in opredelitev modularnega sistema.

Na najosnovnejši ravni se posamična samostojna UPS enota, ki varuje kritično obremenitev, imenuje konfiguracija sistema N. Samostojna UPS enota pa nima nobene odpornosti v primeru okvare enote ali če je izklopljena za preventivno vzdrževanje. Vzporedna povezava druge samostojne UPS enote z enako nazivno močjo zagotavlja odpornost in se imenuje konfiguracija N+1. Mogoče je tudi vzporedno povezati več samostojnih enot z manjšo posamezno nazivno močjo, da se doseže ista filozofija.

Druga definicija modularnosti je samostojna UPS enota, ki je zasnovana in izdelana v modularni obliki. Glavni sestavni deli – enosmerni pretvornik (rectifier), izmenični pretvornik (inverter) in statični stikalo – so modularni. Če na primer nastane težava z enosmernim pretvornikom, ga je mogoče enostavno zamenjati. Težava pri tej konfiguraciji je v tem, da, če en sestavni del odpove, izgine celotna funkcionalnost UPS enote. Gre sicer za modularni sistem, vendar njegova raven razpoložljivosti ne bo zanesljiva.

Boljša rešitev je tisto, kar imenujemo: resnično modularna UPS naprava. To pomeni, da je več posameznih UPS modulov vključenih v eno okvirno konstrukcijo. Vsak posamezen modul je sam po sebi popolna UPS naprava, ki vsebuje izpravljevalnik, inverter in statični stikalnik ter deluje v načinu neprekinjenega delovanja (online) vzporedno z drugimi moduli. Na primer šest modulov UPS z močjo 50 kW je običajno nameščenih v enem skupnem okviru, kar omogoča odpornostno konfiguracijo 300 kW v načinu N+1. Če je potrebno, lahko modul zamenjamo v topli izvedbi ('hot-swap') v približno 30 sekundah, medtem ko ostali moduli nadaljujejo z zaščito kritične obremenitve.

Sistem nikoli ni potrebno preklopiti na vzdrževalni ovoz (maintenance bypass), zato ne deluje neposredno na surovem omrežnem napajanju.

Nekatere druge modularne sisteme vključujejo izpravljevalnik in pretvornik znotraj svojih modulov, statični stikalnik pa je centraliziran in ločen. To povzroča morebitno eno točko odpovedi. Zamenjava ločenega statičnega stikalnika lahko traja le nekaj minut, vendar je odvisno od lokacije, da do mesta zamenjave pride inštruktor za vzdrževanje lahko več ur. V tem času sistem ne more preklopiti na statični obvod za zaobilažitev. Pri resnično modularnem sistemu, kjer je statični stikalnik vključen v vsak modul, ostali moduli v okviru UPS-ja nadaljujejo z zaščito obremenitve, dokler se poškodovan modul ne zamenja. To dramatično poveča stopnjo razpoložljivosti.

Razvili smo naš najnovejši generacijski resnično modularni UPS sistem, ki zagotavlja faktor moči več kot 0,99 ter nizko skupno lastniško stroškovno obremenitev (TCO) z uporabo naše tehnologije za največjo učinkovitost (MEM) in nizkih izgub energije. Naš tim za oblikovanje že več let sodeluje z podatkovnimi centri na vrhu tehnološkega razvoja.

1. Visokofrekvenčna naprava:

Z uporabo tehnologije visokofrekvenčnega stikanja se za nadomestitev UPS-ov z transformatorji na omrežno frekvenco v enosmernih pretvornikih in izmeničnih pretvornikih uporabljajo visokofrekvenčni stikalni elementi, ki so splošno znani kot visokofrekvenčne naprave. Visokofrekvenčne naprave so majhne po velikosti in imajo visoko učinkovitost.

2. Naprava na omrežno frekvenco:

UPS, ki uporablja transformator na omrežno frekvenco kot sestavni del enosmernega in izmeničnega pretvornika, je splošno znan kot naprava na omrežno frekvenco.

Visokofrekvenčna naprava nasproti industrijski napravi na omrežno frekvenco.

2-1: Visokofrekvenčna naprava nima izolacijskega transformatorja, zato ima njena izhodna ničelna žica visokofrekvenčni tok, ki izvira predvsem iz harmonskih motenj omrežja, pulzirajočega toka enosmernega pretvornika UPS in visokofrekvenčnega invertorja ter harmonskih motenj obremenitve. Napetost motenj ni le visoka po vrednosti, temveč je tudi težko odpraviti. Izhodna ničelno-zemeljska napetost naprave z močnostno frekvenco pa je nižja in nima visokofrekvenčne komponente, kar je za varnost komunikacije v računalniških omrežjih pomembnejše.

2-2: Izhod visokofrekvenčne naprave ni izoliran z transformatorjem. Če se naprava za pretvorbo toka (inverter) skrajša, se visoka enosmerna napetost na enosmernem vodilu (DCBUS) neposredno priključi na obremenitev, kar predstavlja varnostno nevarnost; pri napravi z močnostno frekvenco pa to ni problem.

2-3: Naprava z močnostno frekvenco ima močno odpornost proti udarnim obremenitvam.

1. Razmerje energije je relativno visoko. Z visoko gostoto shranjene energije doseže 460–600 Wh/kg, kar je približno 6–7-krat več kot pri svinčeno-kislih akumulatorjih;

2. Življenjska doba je dolga in lahko znaša več kot 6 let. Akumulator z litij-železofosfatno pozitivno elektrodo, ki se polni in razpolni z tokom 1C (100 % DOD), ima zabeleženih 10 000 ciklov uporabe;

3. Nazivna napetost je visoka (posamična delovna napetost je 3,7 V ali 3,2 V), kar je približno enako zaporedni napetosti treh polnilnih baterij na osnovi niklja-kadmija ali niklja-kovinskega hidrida, kar omogoča udobno sestavo baterijskega energijskega paketa;

4. Visoka močna vzdržljivost: litij-železofosfatna litij-ionska baterija, uporabljena v električnih vozilih, doseže kapaciteto polnjenja in razprazjevanja 15–30 C, kar omogoča udobno intenzivno pospeševanje ob zagonu;

5. Stopnja samorazpravljanja je zelo nizka, kar je ena najpomembnejših prednosti te baterije. Trenutno se običajno doseže manj kot 1 %/mesec, kar je manj kot 1/20 baterije na osnovi niklja-kovinskega hidrida;

6. Lahka: teža je približno 1/5–1/6 svinčeve akumulatorske baterije istega prostorninskega volumena;

7. Odlična prilagodljivost visokim in nizkim temperaturam: uporabljiva je v okolju od –20 °C do 60 °C; po posebni obdelavi jo je mogoče uporabljati tudi pri –45 °C;

8. Zelena in okolju prijazna tehnologija: ne glede na to, ali se izdeluje, uporablja ali odpoveduje, ne vsebuje in ne proizvaja nobenih strupenih in škodljivih težkih kovinskih elementov in snovi, kot so svinec, živo srebro, kadmij itd.;

9. Proizvodnja praktično ne porablja vode, kar je zelo koristno za države z manjkajočo vodo.

Baterija je pomemben del sistema neprekinjenega napajanja (UPS). Ustrezno vzdrževanje baterije lahko zmanjša hitrost njene staritve, podaljša življenjsko dobo baterije, znatno zmanjša pogostost zamenjave baterije ter učinkovito zmanjša obratovalne stroške.

1. Ohranjanje ustrezne okoljske temperature lahko podaljša življenjsko dobo baterije UPS

Splošno znano je, da na neprekinjeno delovanje baterije UPS vpliva predvsem okoljska temperatura. Optimalna okoljska temperatura, ki jo zahtevajo proizvajalci baterij, znaša običajno med 20 in 25 °C. Čeprav povečana temperatura izboljša izlivno zmogljivost baterije, je cena, ki jo moramo za to plačati, znatno skrajšano življenjsko obdobje baterije. Kot kažejo rezultati preskusov, se pri naravni temperaturi nad 25 °C življenjsko obdobje UPS-a za vsakih dodatnih 10 °C znatno skrajša. Trenutno se v UPS-ih najpogosteje uporabljajo vzdrževalno prosti zaprti svinčeni akumulatorji in njihovo projektirano življenjsko obdobje znaša običajno 5 let, vendar to velja le pod pogoji okolja, ki jih zahtevajo proizvajalci baterij. Če ti pogoji niso izpolnjeni, se dejansko življenjsko obdobje močno razlikuje. Poleg tega povečanje okoljske temperature povzroči povečano notranjo kemično aktivnost baterije, kar vodi do nastanka velike količine toplotne energije, ki nato še dodatno poveča temperaturo okolja. Ta zlorabljena spirala pospeši skrajšanje življenjskega obdobja baterije.

2. Redno polnite in razpolnite neprekinjeno napajalno enoto UPS

Plavajoče napetostno polnjenje in napetost razpolnjevanja v napajalni enoti UPS sta na tovarni nastavljeni na nazivno vrednost, razpolnitveni tok pa se povečuje z naraščanjem obremenitve. Obremenitev je med uporabo treba ustrezno prilagoditi, na primer z nadzorom števila enot elektronskih naprav, kot so računalniki. V normalnih razmerah naj obremenitev ne presega 60 % nazivne obremenitve napajalne enote UPS. V tem obsegu bo razpolnitveni tok baterije ostal znotraj varnih mej in ne bo povzročil prekomernega razpolnjevanja.

Ker je UPS priključen na omrežno napetost že dolgo in v okolju z visoko kakovostjo napajanja ter redkimi izpadmi omrežne napetosti, bo baterija dolgo časa ostala v plavajočem polnjenju, kar s časom zmanjša aktivnost medsebojne pretvorbe kemijske in električne energije v bateriji ter pospeši staranje in skrajša življenjsko dobo. Zato je treba baterijo vsakih 2–3 mesecev popolnoma razpraziti, pri čemer se čas razpravljanja določi glede na kapaciteto baterije in velikost obremenitve. Po popolni razprazitvi ob polni obremenitvi jo je treba polniti več kot 8 ur v skladu z navodili.

3. Svojčasna zamenjava odpadnih/defektnih baterij za neprekinjeno napajanje (UPS)

Trenutno se število akumulatorjev, opremljenih z napajalniki UPS srednje in velike moči, giblje od 3 do 80 ali celo več. Te posamezne akumulatorje povežemo prek vezja v akumulatorski paket, da izpolnimo zahteve za enosmerni tok (DC) napajalnika UPS. Pri neprekinjenem obratovanju in uporabi napajalnika UPS je zaradi razlik v zmogljivosti in kakovosti neizogibno, da se zmogljivost posameznih akumulatorjev zmanjša, njihova shranjevalna kapaciteta ne ustreza več zahtevam in se poškodujejo. Ko so nekateri akumulatorji v akumulatorskem paketu poškodovani, morajo osebe za vzdrževanje pregledati in preizkusiti vsak akumulator, da izključijo poškodovane akumulatorje. Pri zamenjavi z novim akumulatorjem je treba po možnosti kupiti isto vrsto akumulatorja istega proizvajalca; prepovedano je mešati kislo-odporne akumulatorje, zaprte akumulatorje ter akumulatorje različnih specifikacij.

PWM sončni regulator uporablja tri načine polnjenja: močno polnjenje, izravnalno polnjenje in plavajoče polnjenje.

Močno polnjenje:

tudi imenovano neposredno polnjenje, je hitro polnjenje; ko je napetost akumulatorja nizka, se akumulator polni z visokim tokom in relativno visoko napetostjo.

Izravnalno polnjenje:

Po zaključku intenzivnega polnjenja akumulator nekaj časa počiva. Ko napetost pade na določeno vrednost, vstopi akumulator v stanje izravnalnega polnjenja, da se zagotovi enakomerna in skladna napetost na priključkih akumulatorja.

Plavajoče polnjenje:

Po zaključku izravnalnega polnjenja akumulator tudi nekaj časa počiva. Ko napetost pade na vzdrževalno napetost, je akumulator v fazi plavajočega polnjenja, s čimer se ohrani v stanju polnjenja brez prekomernega polnjenja.

MPPT sončni regulator uporablja MPPT omejeno tokovno polnjenje, konstantno napetostno izravnalno polnjenje in konstantno napetostno plavajoče polnjenje.

MPPT omejeno tokovno polnjenje:

ko je napetost v bateriji zelo majhna, se uporabi način polnjenja MPPT, pri katerem se izhodna moč sončne plošče poveča do konca polnjenja baterije; ko je intenziteta svetlobe zelo močna, se izhodna moč sončne plošče poveča, polnilni tok doseže mejo in se polnjenje MPPT prekine ter preide v način polnjenja s konstantnim tokom.

Ko intenziteta svetlobe postane šibka, se sistem preklopi v način polnjenja MPPT.

Polnjenje s konstantno napetostjo:

baterija samodejno prehaja med načinoma polnjenja MPPT in s konstantnim tokom, pri čemer ti dva načina sodelujeta tako, da se napetost baterije dvigne do nasičitvene napetosti; nato se začne faza polnjenja s konstantno napetostjo, pri kateri se polnilni tok baterije postopoma zmanjšuje do vrednosti 0,01C, kar pomeni konec te faze polnjenja in prehod v fazo plavajočega polnjenja.

Plavajoče polnjenje s konstantno napetostjo:

baterija se polni z napetostjo, ki je nekoliko nižja od napetosti pri polnjenju s konstantno napetostjo.

Ta faza se predvsem uporablja za nadomestitev energije, ki se porabi zaradi samorazpada baterije.

Načelo mehkega zagona invertorja:

1. Mehak zagon inverterja pomeni, da se napetost postopoma poveča od nič do nazivne napetosti, tako da v celotnem procesu zagona motorja ni udarnega navora, temveč mehak zagon.

2. Mehak zagon je novo napravo za krmiljenje motorja, ki združuje mehak zagon motorja, mehak zaustavitev in več funkcij zaščite. Glavni sestavni deli so trifazni vzporedni tiristorji in njihova elektronska krmilna vezja, ki so zaporedno priključeni med napajalno napetost in krmiljeni motor. Z različnimi metodami se nadzoruje kot prevajanja trifaznih vzporednih tiristorjev, kar omogoča, da se vhodna napetost krmiljenega motorja spreminja v skladu z različnimi zahtevami in se tako dosežejo različne funkcije.

Funkcija mehkega zagona inverterja:

1. V trenutku vklopa pretvornika se pretvornik napelje, vendar pri izhodu 220 V nastane zamuda približno 2 sekundi. Napetost ne doseže takoj 220 V, temveč se počasi dvigne z 100 V na 220 V, da. To je zaščita samega pretvornika.

2. Na primer običajen pretvornik z močjo 1000 W pri vklopu izda 1000 W. Če gre za mehki zagon, se izhodna moč nadaljuje s povečevanjem: 700 W – 800 W – 900 W – 1000 W.