Miért fontos a feszültség, áramerősség, frekvencia megfelelő biztosítása?
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.
Mi az az AC vagy váltóáramú áramellátás?
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.
Egy fázisú áramellátás?
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)
Három fázisú áramellátás?
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.
Mi az az UPS?
Az angol terminológiából (Uninterruptible Power Supply) vett rövidítés a szünetmentes áramellátó berendezés megjelölésére.
Miért van szükség szünetmentes tápegységre (UPS)?
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.
Áramellátási problémák? (áramszünet, áramingadozás, feszültségtüske...)
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
Milyen UPS alaptechnológiák vannak?
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.
Milyen UPS topológiák, működésmódok vannak?
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
OFFLINE (VFD) UPS topológiák
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.
LINE-INTERACTIVE (VI) UPS topológiák
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.
ONLINE kettős konverziós (VFI) UPS topológiák
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.
Mi a by-passz jelentősége?
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.
Mi a kézi kerülőág jelentősége?
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.
Melyek a leggyakoribb UPS működés módok?
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.
Milyen UPS kialakítások léteznek? (rack, torony, moduláris...)
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.
Kell-e kimeneti transzformátor az UPS-ben?
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!
Milyen kimeneti-bemeneti csatlakozások lehetnek egy UPS-en?
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).
Hány kimenete van egy UPS-nek?
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.
Milyen akkumulátorok vannak az UPS-ben/hez?
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.
Mikor következik be egy akkumulátor hasznos élettartamának vége?
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.
Van-e különbség a kis- illetve nagyteljesítményű UPS-ek akkumulátorai között?
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.
Több mint egy évnyi állás után működnek-e még az akkumulátorok?
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?
Van-e különbség a Hot-Swap és más akkumulátorok között?
A Hot-Swap akkumulátorok csak abban különböznek a többitől, hogy azokat az UPS működése közben, speciális szerszámok nélkül is ki lehet cserélni.
Változik-e az üzemidő (áthidalási idő), ha csökkentem az UPS terhelését?
Igen. Az áthidalási idő növekszik, ha a terhelés csökken.
Növelhetem-e a fogyasztóim számát, ha több vagy nagyobb akkumulátorokat adok a rendszerhez?
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.
Mi az akkumulátorok átlagos élettartama?
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.
Mit kell tennem, hogy az UPS akkumulátorai a lehető legtovább szolgáljanak, illetve megőrizzem az áthidalási időt?
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.
Mennyi idő kell egy UPS-nek az akkumulátorok feltöltéséhez?
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.
Mi történik akkor, ha nem foglalkozom az akkumulátorokkal?
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!
Hogyan tud tönkremenni egy akkumulátor?
Cellazárlat, szakadás, elvesztheti kapacitását, felrobbanhat, kigyulladhat. A nem megfelelő környezetben tartott, nem megfelelően karbantartott telepek komoly baleset kialakulásához is vezethet!
Miért megy tönkre az akkumulátor?
Több oka is van ennek:
- Öregedés vagy nem megfelelő karbantartás,
- Nem megfelelő környezet (magas hőmérséklet)
- Pontatlan töltőfeszültség
- Sérülés
Hogyan tudom mérni, hogy az akkumulátoraim megfelelőek-e?
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.
Mik az akkumulátor élettartamát csökkentő tényezők?
- 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
Mire jók az UPS-hez adott szoftverek?
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.
Miként tud egy UPS kommunikálni a rendszergazdával, karbantartóval?
Ezek a szoftverek manapság az áramellátással kapcsolatos események figyelmeztetéseit sokféleképpen képesek célba juttatni: hangos figyelmeztetés a monitoron, email vagy akár szöveget üzenetként is.
Milyen szervíztípusokat különböztetünk meg?
Inspekció, kis- és nagykarbantartás. A Balmex Kft. évenkénti két alkalommal, egy kis- és egy nagykarbantartást javasol. Bővebben olvashat a karbantartásokról a Tudástár menüpontban.
Mit jelent az inspekció?
- Környezeti állapot ellenőrzés
- Működés és állapot ellenőrzések
- Terhelési állapot és az eseménytároló ellenőrzése
Mit jelent a kiskarbantartás?
- Környezeti állapot ellenőrzés
- Állapot és működés ellenőrzések, mérések
- Terhelési állapot és az eseménytároló elemzése
- Az akkumulátor gyors ellenőrzése, feszültség eloszlás mérés
Mit jelent a nagykarbantartás?
- 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