Záložní Napájecí zdroje

UPS (Uninterruptible Power Supply)
(Záložní napájecí zdroje)
Definice
je zařízení nebo systém, který zajišťuje souvislou dodávku elektrické energie pro zařízení,
která nesmějí být neočekávaně vypnuta.
UPS je obvykle zapojen mezi primární zdroj elektrické energie a vstup napájení chráněného
zařízení. Mezi nejčastěji chráněné systémy patří telekomunikační zařízení, počítačové
systémy, systémy zajišťující chod letišť, nemocniční přístroje a další.
UPS funguje na principu akumulátoru. Pokud není dodávka elektřiny z primárního zdroje
přerušena, je UPS udržován v nabitém stavu. Zároveň slouží jako ochrana proti dalším
poruchám z rozvodné sítě. V okamžiku přerušení dodávky elektřiny zajišťuje napájení
zařízení až do svého vybití nebo obnovení dodávky. Doba, po kterou UPS udrží zařízení v
chodu, je dána zejména kapacitou akumulátorů. Pohybuje se od několika minut po několik
hodin.
Podle činnosti můžeme UPS rozdělit na:
o Off line(VFD) UPS 0-500 VA
o On-Line (VFI) UPS 1-5 MVA
o Line-Interactiv UPS 0,5-5 kVA
UPS typu OFF-LINE
VFD – (Voltage and Frequency Dependent) Napěťově závislé zdroje
Záložní zdroje typu VFD jsou určeny jako náhradní zdroj elektrické energie u těch aplikací,
které jsou schopny překlenout bez obtíží výpadek napětí v délce asi 8 ms. V bezporuchovém
stavu je spotřebič napájen sice přes UPS, ale prakticky přímo ze sítě. Jednoduché filtry
neodstraní veškeré síťové poruchy. V případě výpadku přepínače relé přepne a spotřebič se
napájí z akumulátorů přes měnič.
Výhody: levné, jednoduché, vysoká účinnost
Nevýhody: velká časová prodleva pro přepnutí na baterii (až 6ms)
Použití: Zálohování serverů a počítačových stanic.
UPS typu ON-LINE (VFI)
VFI – Voltage and Frequency Independent (frekvenčně a napěťově nezávislé zdroje)
UPS VFI pracují na principu dvojité konverze, kdy vstupní síťové napětí se nejprve usměrní
řízeným usměrňovačem a následně se rozstřídá vysokofrekvenčním DC / AC převodníkem
(invertorem) na výstupní sinusové napětí o přesném kmitočtu 50 (60) Hz. Tento princip
zabezpečí dobrou stabilitu výstupního napětí i při změnách vstupního napětí nebo zatížení a
filtraci poruch přicházejících po síti jako jsou pulzní přepětí, vysokofrekvenční šumy,
neharmonické zkreslení apod. Z důvodu potlačení rušení je vstup i výstup zdroje vybaven
filtry. Energie v zálohovém režimu se odebírá z baterií, které jsou u malých UPS do 10kVA
většinou umístěny společně s elektronikou v jedné skříni. Po obnově sítě se baterie
automaticky nabíjejí.
Zařízení obsahuje manuální i elektronický by-pass (obtok), který spojuje výstup UPS s jeho
vstupem. Tato funkce zajistí v případě přetížení UPS na výstupu elektronické přímé propojení
na síť - tím se zabrání zničení UPS. Celá činnost UPS je řízena mikroprocesorem. Mimo
funkci samotného řízení činnosti umožňuje komfortní obsluhu zdroje a signalizaci stavu.
U mnoha UPS lze zdroj monitorovat i na větší vzdálenosti a to prostřednictvím
monitorovacího panelu, počítače apod. Komunikace s napájeným počítačem je možná se
všemi běžně dostupnými operačními systémy.
Výhody:
- odpadá přepínaní
- systém odstraňuje poruchy napětí na vstupu, při podpětí se automaticky dodává energie
z akumulátoru,
- zaručený kmitočet a úroveň napětí
- střídač má sinusový výstup
Nevýhody:
- baterie je stále nabíjena - přebíjí se, nadbytečně se zahřívá, snižuje se její životnost, snižuje
se celková účinnost. UPS má větší rozměry, hmotnost a jsou nejdražší.
UPS typu LINE INTERACTIV
VI – Voltage Independent (napěťově nezávislé zdroje)
REGULAČNÍ
TRANSFORMÁTOR
FILTR
AC
AC
USMĚRŇOVAČ
PŘEPÍNAČ
DC
DC
INVERTOR
(STŘÍDAČ)
BATERIE
Jde o zdokonalený systém OFF-LINE. UPS je doplněna o regulační transformátor a
elektronické obvody, které zaručují kvalitu výstupního signálu (jmenovité napětí, kmitočet,
odstranění šumu) bez účasti akumulátoru. S podpětím a přepětím si poradí pomocí BOOST a
BUCK obvodů. Při přerušení dodávky z primárního zdroje je přes investor dodávaná energie
z baterie.
Výhody:
- přechod na síťový provoz za 2-4ms
- vyrovnávání napětí bez baterie, vysoká účinnost