Hogy a táplált fogyasztói berendezés garantáltan megfelelően tudjon működni. Mert az áramforrás feszültsége, áramerőssége és frekvenciája éppúgy fontos a csatlakoztatott berendezéseknek, mint a megfelelő üzemanyag járművünknek.

Az angol nyelvből átvéve AC (Alternating Current) jelölés, ami magyarul váltóáramot jelent. Az olyan feszültséget vagy áramot, amelynek nem csak a nagysága, hanem iránya is változik, váltakozó feszültségnek (váltakozó áramnak) nevezzük.

Az olyan váltóáramú villamos energiaforrás, amely (ideális esetben) a nullpontra (nullavezető) szimmetrikus jellemzőkkel bíró, szinuszos és egy hullámú (szinusz, 50* Hz) villamos energiát szolgáltat.  A kisebb teljesítményigényű fogyasztók jellemző táplálási módja az egyfázisú táplálás. (* hazánkban is)

A háromfázisú áramforrást három egyfázisú forrásként is felfoghatjuk, amelyben az egyes fázisok hullámai egymáshoz képest 120 fokkal, vagy a teljes szinusz hullám harmadával vannak eltolva. A háromfázisú áramellátás lehetővé teszi az energia elosztás és egyes fogyasztók hatékonyabb működését. Háromfázisú áramforrást jellemzően a nagyobb teljesítményt igénylő berendezések/alkalmazásoknál használjuk.

Az angol terminológiából (Uninterruptible Power Supply)  vett rövidítés a szünetmentes áramellátó berendezés megjelölésére.

A szünetmentes áramellátás (áramellátó berendezés) feladata, hogy a táplált berendezéseket, folyamatokat (IT, kommunikáció, vezérlések, termelés, stb.) szünetmentes illetve zavarmentes villamos energiával lássa el, védve őket ezáltal a táphálózat oldali kiesésektől és zavaroktól. Többek között megelőzi a hardver károsodást, az adatsérülést/adatvesztést, illetve biztosítja a munkafolyamatok zavartalanságát, az áramszünetek áthidalását.

A hálózati áramellátás a szolgáltató legjobb igyekezete ellenére sem tud kiesés és zavarmentes lenni. A jellemző táphálózati problémák:

• Áramszünet: az áramellátás teljes megszűnése
• Áramingadozás: rövid ideig jelentkező alacsony feszültség
• Feszültséglökés (tüske): rövid idejű túlfeszültség
• Alacsony hálózati feszültség: csökkent hálózati feszültség
• Túlfeszültség: megnövekedett hálózati feszültség
• Elektromos hálózati zaj: EMI zavar által okozott nagyfrekvenciás hullám
• Frekvenciaváltozás: változás a frekvenciastabilitásban
• Kapcsolási tranziens: pillanatnyi „feszültség-beszakadás”
• Harmonikus torzítás: normál (szinusz) hullámforma torzulása, általában nemlineáris fogyasztók okozzák

Statikus

A statikus (elektronikus) UPS-ek teljesítményelektronikával képzik a kimenő feszültséget. A leggyakrabban alkalmazott technológia a teljes teljesítmény tartományban, a kedvezőbb beruházási költségek miatt.

Dinamikus

A dinamikus (forgógépes) UPS-ek esetén a kimenő feszültséget szinkrongenerátor állítja elő, a nagy teljesítménytartományban használatos. A dinamikus UPS technológia nem keverendő össze a lendkerekes energia tárolás módjával. Dinamikus UPS is használhat akkumulátort energia tárolóként.

IEC 62040-3 illetve EN 500091-3 szabvány szerinti topológia besorolások:

VFI         On-line, kettős konverziós (VFI) mód, a legnagyobb fogyasztói védelmet biztosítja.

VI            On-line, line-interaktív (VI) mód, statikus technológia esetén közepes védelmi szintet biztosít

VFD       Off-line (VFD) mód, csak alapszintű védelmet biztosít

Áramszünet, áramingadozás és feszültséglökés hatásának kiküszöbölésére. Normál üzemmódban az OFFLINE UPS közvetlenül a hálózatról látja el a fogyasztót, egyes esetekben szűréssel, de aktív beavatkozás nélkül. Eközben az akkumulátort a hálózatról tölti. Áramszünet vagy áramingadozás esetén az UPS stabil áramellátásra kapcsol, az akkumulátort felhasználva az inverteréről táplálja a fogyasztót. A topológia költsége alacsony, de csak alapszintű védelmet nyújt, és üzemmód váltáskor kapcsolás történik.  Ezen passzív készenléti topológia alkalmazása nem javasolt olyan esetekben, ahol a hálózati áramellátás gyenge minőségű (például ipari telephelyeken), ahol gyakoriak a zavarok és a kimaradás.

Áramszünet, áramingadozás, feszültséglökés, alacsony feszültség vagy túlfeszültség hatásának kiküszöbölésére alkalmas. Normál üzemmódban az UPS a hálózatról látja el a fogyasztót szűrőkörön keresztül, miközben a vezérlés figyeli a bejövő hálózat minőségét és az invertere segítségével folyamatosan reagál (interaktív) az ideálistól való eltérésekre. Egyes modellekben feszültségkompenzáló áramkör (AVR) növeli vagy csökkenti a kimeneti feszültséget, hogy kompenzálja az ingadozást. Eközben az akkumulátort a hálózatról tölti. Áramszünet vagy komolyabb zavar esetén az UPS stabil áramellátásra vált, az akkumulátort felhasználva az inverteréről táplálja a fogyasztót, ilyenkor bemenetét leválasztja a hálózatról. A topológia közepes szintű védelmet nyújt.  Az igényesebb AVR-es  interaktív topológia fő előnye, hogy akkumulátorok használata nélkül is lehetővé teszi az alacsony feszültség és a túlfeszültség kompenzálását.

A legmagasabb szintű áramellátási minőséget kínálja a hálózat felöl érkező zavaroktól függetlenül. Normál üzemmódban az UPS a bejövő hálózati feszültséget egyenirányítja (AC–DC átalakítás) és így egy pufferelt közbenső DC kört táplál, kiszűrve ezáltal az összes hálózati zavart. Majd a kimeneti feszültséget inverterrel (DC-AC átalakítás) állítja elő a zavarszűrt közbenső DC körből, így biztosítva  a stabil és zavarmentes kimenő energiát. Eközben az UPS a hálózatról tölti az akkumulátort. Áramszünet vagy komolyabb zavar esetén az UPS a stabil DC körből - amihez az akkumulátor is csatlakozik -  az invertere segítségével  biztosítja  zavarmentes kimenő energiát. A kettős-konverziójú UPS-ek bármilyen berendezéssel használhatók, nincs tranziens (átkapcsolás), amikor akkumulátoros működésre térnek át.

Az UPS-ek funkcionális része a by-passz (kerülőág).  Az egyes topológiáknál a szerepe eltérő, VFD és VI topológiáknál a normál működési állapotban rajtuk keresztül történik a fogyasztó táplálása, még VFI (kettős konverzió) módban redundancia illetve védelmi funkciót tölt be.

VFI (kettős konverziós) UPS-eknél többféle szerepe van a by-passz ágnak. Redundancia szerepet tölt be, mert az UPS automatikusan átkapcsol by-passz ágra UPS vagy akkumulátor hiba esetén. Aktív segítséget nyújt,  fogyasztói túlterhelések vagy zárlatok esetén a bypassz ágra kapcsolással  tehermentesíti az invertert és ezáltal a hálózat robosztusságát  használja segítségül. Vagy a by-passz ágat használva elsődleges ellátási módként (ECO mód), lényegesen kisebb hatásfoki veszteséggel üzemeltethető az UPS. A by-passz ág kapcsolása a kisebb teljesítményű (1/1f.) egységekben relés, a nagyobb teljesítményű (3/3f.) egységekben elektronikus. 

Redundancia szerepet tölt be, kézi kapcsolású ág, lehet az UPS-be beépített vagy kialakítható külső, az UPS-től független ágként is. Segítségével a fogyasztókat közvetlenül a hálózati ellátásra lehet kapcsolni, lehetővé téve ezáltal az UPS  karbantartását illetve hiba javítását. Sok esetben eleve az UPS része, de ez mellett is javasoljuk a független külső - UPS-től független - kerülőág kialakítását. Korrekt karbantartás és hibajavítás csak külső kerülőág mellet végezhető el rizikómentesen. 

Normál

Az UPS a topológiájának megfelelő jellemző módban (VFI kettős konverzió/ VI line-interaktív/ VFD by-passz) működik, amíg a betáp hálózat rendelkezésre áll. Hálózat-kimaradás esetén váltanak akkumulátor-inverter módra.

By-passz

Az UPS-ek funkcionális része a by-passz (kerülőág).  Az egyes topológiáknál a szerepét lásd a részletes topológia leírásnál.

ECO*

ECO mód, (számos különböző elnevezése használatos még),  a lényege, hogy az UPS kis veszteségű by-passz üzemmódban (gyakorlatilag VFD módban) üzemel, amíg a táphálózat minősége ezt lehetővé teszi, és csak táphálózati zavar esetén kapcsol "védett" (pl.:kettős konverziós) módba

Párhuzamos üzem

Ha az UPS támogatja ezt a funkciót, több UPS párhuzamosan köthető, teljesítmény növelés és/vagy redundancia képzés végett.

Torony kialakítás

Álló kialakítású UPS-t jelent.

Rack kivitel

Rack-szekrénybe (19”) való beépítéshez igazodó kialakítást jelöli.

Rack/Torony kialakítás

Általában a kisebb teljesítmény kategóriában (1/1 f.) alkalmazott kialakítás, az UPS álló torony kialakítású is lehet, de egyszerűen átalakítható rack-szekrénybe (19”) beépítéshez is.  Jellemzője az elforgatható kijelző.

Önálló UPS

Önálló UPS egy funkcionális egység, adott teljesítménnyel.  A teljesítmény bővítésére az ilyen egységek párhuzamos kapcsolása ad lehetőséget, ha az UPS támogatja ezt a funkciót.

Moduláris

Moduláris alatt azt a kialakítást értjük, ahol egy egységben - mintha egy UPS lenne – közös kimenetre dolgozó UPS-ek (modulok) vannak párhuzamosítva. A kategóriának nincs szabványa, így gyártónként és típusonként eltérően fogalmazódnak meg a tulajdonságok, a kialakítások. Lehetőséget biztosítanak a skálázásra, a modulonként történő teljesítmény bővítésre illetve belső redundancia képzésre.

A korábbi UPS generációk elengedhetetlen része volt a kimeneti transzformátor, amit a modern UPS technológia már nem tesz szükségessé. A modern UPS-ek jellemzően transzformátor mentes kialakításúak, bizonyítottan kiválóan helytállnak az általános fogyasztói igények, pl. iroda, számítástechnika, távközlés, termelés, stb. területeken. Előnyei a jobb hatásfok, kisebb méret és tömeg.

Mindazonáltal a fogyasztói rendszer jellegétől vagy a rendszer kialakítástól függően javasolt lehet, vagy éppen szükséges lehet a kimeneti transzformátor alkalmazása, pl. vegyes fogyasztókat tartalmazó ipari környezetben. Kétsége esetén szívesen segítünk! 

Általában a választott modelltől függ, de vannak jellemző kialakítások.

Az 1/1 fázisú 3 kVA-ig terjedő  teljesítmény tartományra jellemző a bemeneti schuko/IEC csatlakozó kábel és a beépített kimeneti PDU, IEC csatlakozókkal.    

Az 1/1 fázisú 5-10 kVA-ig terjedő  teljesítmény tartomány kialakítására inkább jellemző a bemeneti sorkapocs csatlakozás (fix bekötés) és modelltől függően kimeneti PDU, IEC csatlakozókkal vagy sorkapocs csatlakozás (fix bekötés).

A 3/3 fázisú 10 kVA feletti teljesítmény tartományra jellemző a be és a kimeneten is a sorkapocs csatlakozás (fix bekötés). 

Az 1/1 fázisú UPS-eknél találkozhatunk beépített PDU-val, modelltől függő csatlakozó számmal. Az alsó teljesítmény tartományban megjelentek (modell függő) a menedzselhető kimenetű UPS-ek is.

A 3/3 fázisú UPS-eknél egy fix bekötésű kimenet a jellemző, a fogyasztói elosztót az UPS-en kívül kell kialakítani a kívánt csatlakozás számmal és védelemmel. 

Az UPS-ekben leggyakrabban használt akkumulátor a szelep zárt savas ólom (VRLA) akkumulátor, melyet zárt, vagy karbantartástól mentes akkumulátornak is neveznek. Figyelemmel kell lenni arra, hogy bármilyen kedvezőtlen környezeti tényező – például magas külső hőmérséklet, hibás töltési feszültség vagy mód – csökkenti az akkumulátor élettartamát.

Az IEEE az UPS akkumulátorok hasznos élettartamának végeként azt a pontot határozza meg, amikor már nem tudja legalább névleges amper-óra kapacitásának 80 százalékát nyújtani. Amikor az akkumulátor eléri névleges kapacitásának 80 százalékát, az öregedési folyamat felgyorsul, megbízhatatlanná válik, az akkumulátort ki kell cserélni.

A kisebb teljesítményű UPS-ben kevesebb és kisebb kapacitású,  míg a nagyobb teljesítményűekben több és nagyobb kapacitású akkumulátor található.

Különbség van még az alkalmazott akkumulátorok névleges élettartam kategóriája között is: egy kisebb teljesítményű UPS általában 5 év (3-5 év) élettartam kategóriájú akkumulátorokat használ, addig egy nagyobb teljesítményű általán 10 év (7-10 év) élettartam kategóriájúakat.

Sok esetben van arra lehetőség, hogy a vevő meghatározza, milyen élettartam kategóriájú akkumulátorral kéri az UPS-t. 

A gyártók az üzemen kívüli akkumulátorok 6-10 havonta történő feltöltését javasolják. Erre az akkumulátorok önkisülése miatt van szükség.

Több mint egy évnyi állás után már megnő a veszélye annak, hogy nem tudjuk újra feltölteni az akkumulátorunkat, használhatatlan lesz. A várható sikerességet befolyásolja, hogy milyen hőmérsékleten történt a tárolás, hogy milyen volt a beraktározáskori töltöttség és állapot, hogy mennyi idős volt az akkumulátor és milyen brandről/típusról van szó? 

A Hot-Swap akkumulátorok csak abban különböznek a többitől, hogy azokat az UPS működése közben, speciális szerszámok nélkül is ki lehet cserélni.

Igen.  Az áthidalási idő növekszik, ha a terhelés csökken. 

Nem. Ha több akkumulátort adunk a már meglévő UPS rendszerünkhöz, úgy nem fog növekedni annak teljesítménye. Több akkumulátor hozzáadásával csupán az üzemideje, áthidalási ideje nő rendszerünknek.

Az akkumulátorok átlagos élettartama nagyban függ az UPS-ben alkalmazott akkumulátor névleges élettartam kategóriájától. Egy kisebb teljesítményű UPS általában 5 év (3-5 év) élettartam kategóriájú akkumulátorokat használ, addig egy nagyobb teljesítményű általán 10 év (7-10 év) élettartam kategóriájúakat.

A valós akkumulátor élettartamot a tényleges üzemeltetési körülmények szabják meg.

Az akkumulátorok használati idejét az üzemeltetési körülmények befolyásolják, ezen belül is aa leginkább a hőmérséklet. Törekedni kell a 25 ^oC alatti hőmérsékletre.

A rendszeres ellenőrzéssel elejét vehetjük hogy a csoporton belüli esetleges gyengeség  az egész telep-csoportot magával rántsa. Az UPS rendszer akkumulátorainak „egészsége” megőrzése érdekében a Balmex Kft. évenkénti 2 karbantartást javasol.

Az akkumulátorok öregedése természetes folyamat, ennek során veszítenek kapacitásukból, ami a rendelkezésünkre álló áthidalási időt csökkenti. Kezdeti túlméretezés, rendszeres állapot ellenőrzés és az időben végzett csere segít az áthidalási idő megőrzésében.  

A visszatöltési időt a kisütés mértéke, az akkumulátor kapacitása és az UPS töltőáram képessége határozza meg.  Megfelelően méretezett rendszerben általában már néhány óra alatt a kivett kapacitás jelentős része visszatöltődik.  Az áramszünet után a töltési folyamat azonnal elkezdődik. Fontos megjegyezni, hogy a fogyasztók védelme teljes az akkumulátorok töltése közben is.

Az elhanyagolt, nem megfelelően karbantartott akkumulátor telepek idő előtt mehetnek tönkre, kockáztatva ezzel a fogyasztók leállását, illetve az anyagi károkozást. A nem megfelelő környezetben tartott, nem megfelelően karbantartott telepek komoly baleset kialakulásához is vezethet!

Cellazárlat, szakadás, elvesztheti kapacitását, felrobbanhat, kigyulladhat. A nem megfelelő környezetben tartott, nem megfelelően karbantartott telepek komoly baleset kialakulásához is vezethet!

Több oka is van ennek:

• Öregedés vagy nem megfelelő karbantartás,
• Nem megfelelő környezet (magas hőmérséklet)
• Pontatlan töltőfeszültség
• Sérülés

Kisütéses viszgálattal lehet az akkumulátor állapotát ellenőrizni. Használatos mérési eljárás az un. belső ellenállás mérés is, megfelelő műszerrel és kellő tapasztalattal használható eredményt ad.

A Balmex Kft. kollégái ezt vagy a gépbe épített rendszerrel ellenőrzik, vagy külön az erre épített műterhet csatlakoztatva ellenőrzik a megfelelő működést.

• A kedvezőtlen környezeti tényezők, leginkább a magas hőmérséklet
• Magas vagy alacsony töltő feszültség
• Ciklus: adott mennyiségű kisütési/töltési ciklus után az akkumulátor tönkremegy
• Karbantartás hiánya: nem győzzük kiemelni mennyire fontos az akkumulátorok folyamatos ellenőrzése

Az UPS-hez adott felügyeleti szoftverek amellett, hogy hosszabb áramszünet esetén biztonságosan leállítják a hozzá csatlakoztatott rendszereket, képesek a hálózat és az UPS rendszer működésének monitorozására is. Nem megfelelő működés, esetleg zavar esetén az UPS-hez mellékelt szoftver képes tájékoztatni a rendszergazdát vagy karbantartókat az ármaszünetről vagy hibáról.

Ezek a szoftverek manapság az áramellátással kapcsolatos események figyelmeztetéseit sokféleképpen képesek célba juttatni: hangos figyelmeztetés a monitoron, email vagy akár szöveget üzenetként is.

Inspekció, kis- és nagykarbantartás. A Balmex Kft. évenkénti két alkalommal, egy kis- és egy nagykarbantartást javasol. Bővebben olvashat a karbantartásokról a Tudástár menüpontban.

• Környezeti állapot ellenőrzés
• Működés és állapot ellenőrzések
• Terhelési állapot és az eseménytároló ellenőrzése 

• Környezeti állapot ellenőrzés
• Állapot és működés ellenőrzések, mérések
• Terhelési állapot és az eseménytároló elemzése
• Az akkumulátor gyors ellenőrzése, feszültség eloszlás mérés 

• Környezeti állapot ellenőrzés
• Részletes állapot és működés tesztek, mérések, műterheléssel
• Hiba és távjelzések ellenőrzése
• Terhelési állapot és az eseménytároló elemzése
• Az akkumulátor részterheléses mérése  (nem kapacitás vizsgálat)
• A berendezés takarítása és a csatlakozások ellenőrzése, sz.sz. javítása
• Az aktuális szoftver upgrade