VALÓJÁBAN, MIT IS CSINÁL EGY SZÜNETMENTES ÁRAMFORRÁS / UPS?
A szünetmentes áramforrás -okat, vagy más néven UPS -ket (U ninteruptible P ower S upply / System )
azért fejlesztették ki, hogy az elektromos hálózatból származó, az áramszolgáltatásban meglévő hibákra (mint pl. feszültségtüskék, feszültségcsúcsok, feszültségesések, rövid ideig tartó áramszakadások vagy hosszabb áramkimaradások stb.) érzékeny fontos fogyasztókat megvédhessük e hibák hatásaitól. A szünetmentes áramforrás / UPS az elektromos ellátó hálózatban a védendő fogyasztó (terhelő) berendezés elé kerül beépítésre.
Az áramellátás tekintetében alternatíva lehet még a belsőégésű motor által meghajtott generátorral rendelkező aggregátor, bár az UPS-ek megjelenése erősen visszaszorította az alkalmazását.
Számos célra használunk szünetmentes áramforrást / UPS-t, és persze nagyon sokféle szünetmentes áramforrás / UPS létezik. Abban azonban mindegyik megeggyezik, hogy az áramszolgáltatásban keletkezett szünet áthidalásához szükséges energiát akkumulátorból nyerik.
VALÓJÁBAN, MIT IS CSINÁL EGY SZÜNETMENTES ÁRAMFORRÁS / UPS?
Bevezetés:
3.1 ÁBRA (szünetmentes áramforrás / UPS rendszer telepítése)
A szünetmentes áramforrás -okat, vagy más néven UPS -ket (U nbreakable P ower S upply / System ) azért fejlesztették ki, hogy az elektromos hálózatból származó, az áramszolgáltatásban meglévő hibákra (mint pl. feszültségtüskék, feszültségcsúcsok, feszültségesések, rövid ideig tartó áramszakadások vagy hosszabb áramkimaradások stb.) érzékeny fontos fogyasztókat megvédhessük e hibák hatásaitól. A szünetmentes áramforrás / UPS az elektromos ellátó hálózatban a védendő fogyasztó (terhelő) berendezés elé kerül beépítésre (ld. ábra).
Az áramellátás tekintetében alternatíva lehet még a belsőégésű motor által meghajtott generátorral rendelkező aggregátor, bár az UPS-ek megjelenése erősen visszaszorította az alkalmazását.
Számos célra használunk szünetmentes áramforrást / UPS-t, és persze nagyon sokféle szünetmentes áramforrás / UPS létezik. Abban azonban mindegyik megeggyezik, hogy az áramszolgáltatásban keletkezett szünet áthidalásához szükséges energiát akkumulátorból nyerik.
Az UPS teljesítménye
Az elektromos berendezések teljesítményét Watt-ban (W), vagy Voltamper-ben (VA) mérik. Ritkán előfordul, hogy egyszerre használják a kettőt. A berendezések kimeneti teljesítményét az UPS-gyártók általában VA vagy kVA mértékegységben adják meg (1kVA =1000VA). Ez az érték azért nagyon fontos mert megmutatja, hogy az adott szünetmentes áramforrás / UPS pl. áramszünet esetén mekkora maximális terhelést tud folyamatosan ellátni. Ha a terhelők teljesítménye W(att)-ban volna megadva, az összehasonlíthatóság, illetve az ellenőrzés érdekében célszerű azt VA-be átszámítani.
VA és Watt
Az emberek hajlamosak keverni a két kifejezést, azonban a szünetmentes áramforrás / UPS megfelelő megválasztása érdekében nagyon fontos megismerni és megérteni a kettő közötti különbséget
3.2 ÁBRA (VA és Watt viszonya lineáris terheés esetén)
Amint azt a felső ábra mutatja, a VA teljesítmény a tápfeszültség (V) és az áramerősség (A) szorzatának négyzetes középértéke (RMS), az u.n. névleges teljesítmény.
A teljesítmény Watt-ban (W) mért értékét úgy kapjuk, ha - a fent ismertetett módhoz hasonlóan a terhelést szorozzuk az egyenáramú (dc) körbe szolgáltatott áram erősségével (V x A = W).
A VA és W értékek biznyos körülmények fennállása esetén azonosak lehetnek. Például akkor, ha egy tisztán rezisztív terhelésű váltóáramú (ac) körben, a hálózati feszültség a terhellő árammal szinkronban van (ld. alsó ábra).
3.3 ÁBRA (VA és Watt viszonya nem lineáris terhelés esetén)
A váltóáramű körökhöz kapcsolódó berendezések terhelése gyakran nem lineáris. A váltóáramú terhelők hagyományosan induktív jellegűek, ami gyakorta jár azzal, hogy a berendezés feszültsége a tényleges feszültséghez képest késésben van. Ez jól látható a 3.3 ábrán.
Figyeljék meg, hogy a VA- ben mért érték azonos a fenti ábrán láthatóéval. Ez annak köszönhető, hogy a a feszültség és a hullámforma RMS értékeit a relatív fázis változás nem befolyásolja. Látni kell azonban, hogy a hálózati áramerősség görbéje mindkét ábrán megeggyezik. Mindazonáltal a 3.3 Ábra alsó grafikonja a fentihez képest 80%-os (960W) Wattos teljesítménycsökkenést mutat, míg a VA teljesítmény nem változott.
A wattos teljesítménycsökkenés a fáziskapcsolat és az áramerősség és a feszültség görbéje együtthatásának tudható be, ugyanis a VxA szorzat eredménye a határértékek ellentétes polaritása miatt negatívvá vált . A 3.3 Ábrán ez a jelenség is jól látható.
A negatív mezőbe átcsúszott görbeszakasz a teljesítményveszteséget mutatja, azaz azt a teljesítményt, amely a terhelés ellátása során nem tud hasznosulni. A veszteség a kombinált terhelésre való kölcsönhatás eredményeképpen jön létre, amiért is néha Watt nélküli / reaktív / visszaható stb. veszteségnek is szokás nevezni.
(PF) Telejesítménytényező (Power Factor)
A teljesítménytényező váltakozóáramú körben a valós és a látszólagos teljesítmény kapcsolataként, másszóval a wattos és a voltamperes teljesítmény hányadosaként írható le.
PF = Watt / VA
Ismerve az áramerősség és a feszültség görbéinek egymással bezárt szögének cosinus-át a teljesítménytényező egyszerűen kiszámítható. A 3.3 Ábrán a fázisszög 36°. Ennek megfelelően:
P (Watt) = VA x cos36° = 1200 x 0,8
P = 960W
Nyilvánvaló, hogy ha két azonos feszültségű, de eltérő teljesítménytényezőjű (PF) terhelő osztozik egy tápon, a magasabb teljesítménytényezőjű terhelő kevesebb áramot fog felvenni, mint a másik.
Az szünetmentes áramforrás / UPS teljesítményhatárai
A különböző védelmet nyújtó szünetmentes áramforrások / UPS-ek széles teljesítményhatárok között kaphatóak. A sáv a pár száz VA -es kompakt mikro gépektől, a pár (ezer VA = 1)kVA teljesítményű mini gépeken keresztül a parallel működésű 3 - 4MW teljesítményű UPS rendszerekig terjed.
Asztali UPS
3.4 ÁBRA Asztali szünetmentes áramforrások / UPS-ek
Mikro modelek (max. 250VA)
Az ilyen modeleket általában valamilyen konkrét céllal, valamely eszköz - pl. egy PC - védelmére tervezik. Rendszerint valamilyen kis, egy normál PC méretének a felét is alig kitevő dobozban, vagy toronyban kerülnek elhelyezésre. A kis méretük és súlyuk miatt könnyen mozgathatóak, szállíthatóak.
Az ilyen modelek plug & play jellegűek, egyfázisúak (230V), jellemzően off-line, ritkábban line-interaktív (kapcsolóüzemű), védelmet nyújtanak. A legtöbb ebbe a kategóriába tartozó szünetmentes áramforrás / UPS hálapján biztosítékkal vagy áramköri kismegszakítóval védett szabványos IEC (I<13A) táphálózati dugaszolóaljzat és egy vagy több a terhelőket ellátó szintén IEC (I<13A) kimenet található.
Az ilyen szünetmentes áramforrások / UPS-ek belső akkumulátorral dolgoznak, az akkumulátor által biztosítottáthidalási idő külső akkumulátor bővítéssel általában nem növelhető.
A mikro szünetmentes áramforrások / UPS-k rendszerint közvetlenül a védendő eszköz mellé kerülnek elhelyezésre, ezért a kommunikációs vagy távriasztási képesség általában nem elvárás velük szemben.
Mini UPS modelek (500VA - 2000VA)
A mini szünetmentes áramforrások / UPS-k lényegében alig különböznek a fentebb leírt mikró modelektől. Szintén viszonylag kicsik, kicsi a súlyuk, könnyen mozgathatóak stb. A nagyobb teljesítményük révén mindazonáltal nem csupán egy PC, hanem annak kapcsolt eszközeinek, mint pl. nyomtató, webkamera, scanner stb. ellátására is alkalmasak.
A hátlapon a fent már említett aljzatokon felül gyakran további (RJ11 / RJ15 / DB9 / RS232 / USB /Akku bővítő) csatlakozók is találhatóak. Működési módjuk szerint lehetnek off-line, line-interaktív vagy on-line üzeműek. Szintén belső elhelyezésűek az akkumulátorok, de a bővíthetőség nem szokatlan. A bővíthetőségnek az akkumulátortöltő teljesítménye szab határt. Extrém esetben külső akkumulátortöltő is szóba jöhet, az UPS méretezése során azonban ezt is figyelembe kell venni.
A mini szünetmentes áramforrások / UPS-k is rendszerint közvetlenül a védendő eszköz mellé kerülnek elhelyezésre, ezért a kommunikációs vagy távriasztási képesség általában velük szemben sem elvárás. Kritikus terhelés esetén azonban előfordulhat, hogy a távlekapcsolás menedzselhetősége érdekében SNMP adpterre van szükség.
Közepes teljesítményű UPS (3 - 20kVA)
3.5 ÁBRA Közepes teljesítményű UPS-ek
A közepes méretű szünetmentes áramforrások / UPS-ek nem csupán egy-egy asztali berendezés, hanem nagyobb irodai számítógép, vagy kommunikációs hálózat ellátására szolgálnak.
Ezek a berendezések már nem tekinthetőek hordozhatónak, sőt úgy vannak tervezve, hogy az elektromos ellátásukra - 5kVA névleges kimeneti teljesítmény felett - külön, állandó vezetéket és külső be- és kimeneti védelmet kelljen kiépíteni.
A nagyobb teljesítményű (rendszerint 10kVA felett) berendezések három fázisú betáppal is rendelhetőek. A kimenet általában egyfázisú, de 10kVA felett lehet háromfázisú is.
Az áramkiesés áthidalására szolgáló akkumulátorcsoport teljesítménye a néhány perces alap áthidalási időről, amihez az akkumulátorok az UPS-ben vannak elhelyezve, rendszerint akár sok órára is bővíthető. Ilyenkor az akkumulátorok - az többnyire a szünetmentes áramforrás / UPS kivitelével megegyező - akkumulátorszekrénybe kerülnek elhelyezésre. Az irodai elhelyezhetőségre tekintettel, a gyártók általában igyekeznek a berendezések esztétikus kialakítására.
Nagy teljesítményű UPS rendszerek (30 - 300kVA)
3.6 ÁBRA Nagy teljesítményű UPS rendszerek
A nagyteljesítményű szünetmentes áramforrás / UPS rendszerek nagy számítógépközpontok védelmére szolgálnak. Általában külön helységbe kerülnek elhelyezésre, mivel az állandóan működő hűtőventilátorok, amelyekre a nagy terhelések miatt keletkező fokozott hőterhelés elszállítása miatt van szükség, a szünetmentes áramforrás / UPS működésével járó zajt jelentősen növelik. Az UPS be- és kimenete külön védelmet, a terhelés elosztása pedig külön elosztószekrényt igényel. Ezek az UPS-ek on-line (folyamatos átalakító) üzeműek, háromfázisú be- és kimenettel rendelkeznek. Az akkumulátorok - gépcsaládtól függően - bizonyos teljesítménytől kezdve, minden esetben külön akkumulátorszekrénybe vagy szekrényekbe kerülnek elhelyezésre, amelyeket nem ritkán az UPS-től távolabb, u.n. akkumulátortároló helységben helyeznek el. A harmonikus torzítások csökkentése érdekében némely UPS 12 ütemű egyenirányítóval is ellátható. Ennek elhelyezése gyakran külön szekrényt igényel, amit az UPS közelében kell elhelyezni. Mivel az UPS a felhasználótól fizikailag távol van, általában szükség van u.n. távjelzésre, ami száraz kontaktusokkal, vagy hálózati menedzseléssel szoktak megoldani. Vannak UPS-ek, amelyek alapfelszereltségébe ezek a funkciók beletartoznak, másoknál csupán opcionálisak.
Aggregátor
Az aggregátor olyan áramforrás, amely az áramkiesések, áramszünetek áthidalásához szükséges energiát nem akkumulátorokból, hanem benzin- vagy dízelüzemű belsőégésű motor által meghajtott generátor segítségével állítja elő. Az aggregátorok nem védelmi, hanem ellátási funkciót szolgálnak. Az áramszünet esetén való automatikus indulás velük szemben is alapvető elvárás. Az üzem jellegéből fakadóan, az ilyen áramszolgáltatás beindulása időt, általában 2 - 5 percet is igénybe vehet, ezért - szünetmentes áramellátási igény esetén - az aggregátor elé akkumulátoros szünetmentesítés (UPS) szükséges. Az aggregátor nagy beruházási értéket képvisel, ugyanakkor a szünetmentes áramszolgáltatást az indulási késedelem miatt önmaga nem tudja biztosítani. E miatt a rövidebb (5 - 90 perc) áthidalási időigények ellátásában erősen háttérbe szorult az akkumulátoros (UPS) rendszerekkel szemben.
Az aggregátorok működése fokozott zaj-, hő- és és gáztermeléssel jár, ezért az elhelyezésük különösen gondos tervezést és általában jelentős befektetést is jelent.
Az akkumulátoros szünetmentesítés (UPS) áthidalási ideje növelésének fizikai, illetőleg anyagi korlátai miatt egy bizonyos áthidalási idő felett feltétlenül célszerű aggregátort is alkalmazni.
AEC Szünetmentes áramforrás (UPS ) kinálat
T1 UPS sorozat: 500VA - 2kVA (off - line)
T2 UPS sorozat: 1kVA - 3kVA (line - interaktív)
T2R UPS sorozat: 1kVA - 3kVA (line - interaktív) 19"
T3 UPS sorozat: 1kVA - 10kVA (on - line)
T3R UPS sorozat: 1kVA - 3kVA (on - line) 19"
T4 UPS sorozat: 8kVA - 20kVA (on - line)
T5 UPS sorozat: 10kVA - 300kVA (on - line)