Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai

Nepertraukiamo maitinimo šaltiniai (NMŠ) - tai įrenginiai, užtikrinantys nenutrūkstamą elektros įrenginių darbą, dingus elektros srovei maitinimo tinkle. NMŠ (angl. UPS - Uninterruptible Power Supply) gali būti įvairaus galingumo: nuo keliu dešimčių vatų (W) iki kelių megavatų (MW). NMŠ rezerviniam maitinimui elektros energiją gali pagaminti keliais būdais: iš akumuliatorių arba papildomų generatorių. Dažniausiai sutinkami akumuliatoriniai NMŠ, ypač plačiai naudojami kompiuterių maitinimo grandinėse, darbinių stočių maitinimo rezervavimui. Antruoju būdu energija gaminama generatoriuose, kuriuos suka dyzeliniai, benzininiai ar dujiniai varikliai. Pirmuoju atveju maitinimo rezervavimas yra riboto laiko, antruoju – priklauso nuo to kiek dirbs variklis, tereikia papildyti kuro atsargas ir tas laikas gali būti pakankamai ilgas.

Toliau pakalbėsime apie akumuliatorinius NMŠ ir jų rūšis. Pagrindiniai akumuliatorinių NMŠ mazgai yra:

• lygintuvas, kuris kintamą įtampą verčia į nuolatinę, reikalingą baterijoms pakrauti;
• keitiklis (inverteris), kuris baterijų energiją paverčia kintama įtampa.

NMŠ pastoviai disponuoja dviem energijos šaltiniais: energija iš elektros tinklo, kuri filtruojama aktyvinias ar pasyviniais filtrais, ir energija iš inverterio. Pagal tai kaip NMŠ naudoja energijos šaltinius, juos galima suskirstyti i dvi grupes:

• NMŠ su pagrindiniu energijos tiekimo šaltiniu iš inverterio;
• NMŠ su pagrindiniu energijos tiekimo šaltiniu iš elektros tinklo.

Nuolatinio darbo NMŠ

NMŠ elektros energiją nuolat tiekiantys iš inverterio dar vadinami nuolatinio darbo (angl. online). Kintamoji elektros srovė iš tinklo patenka į lygintuvą, kur yra keičiama į nuolatinę. Toliau srovė teka į keitiklį – inverterį, kuriame keičiama į stabilių parametrų kintamąją elektros srovę. Kaip papildomas energijos šaltinis toje pačioje grandinėje tarp lygintuvo ir inverterio prijungiama akumuliatorių baterija. Taigi, normaliomis darbo sąlygomis vyksta dviejų laipsnių energijos keitimas - konversija (lygintuve ir inverteryje), todėl šiuos įrenginius dar vadina NMŠ su dviguba energijos konversija (angl. Double Conversion). Du kartus konvertuota maitinimo įtampa užtikrina labai gerus išėjimo srovės parametrus: dažnio, tiekiamos srovės ir įtampos stabilumą. Tokio NMŠ struktūrinė schema yra parodyta 1 pav.

1 pav. Nuolatinio darbo NMŠ struktūrinė schema

Nuolatinio darbo tipo NMŠ išėjimo įtampos parametrai išskirtinai priklauso nuo inverterio funkcinių parametrų. Toks nepertraukiamo maitinimo šaltinis užtikrina absoliučiai pastovų energijos tiekimą su labai aukštos kokybės išėjimo įtampos parametrais nepriklausomai nuo to, kas vyksta jo įėjimo grandinėje, t. y. elektros tinkle (įtampos svyravimai, impulsiniai trukdžiai, triukšmai, harmoniniai iškraipymai, dažniniai netolygumai, įtampos šuoliai ir kt.). Tai yra vienintelė NMŠ rūšis garantuojanti normalų darbą, kai naudojami įtampos generatoriai.

Standartiškai nuolatinio darbo NMŠ, apsaugai nuo išėjimo perkrovimų ir gedimų, yra naudojama apėjimo grandinė – šuntas (angl. Bypass). Sugedus inverteriui arba perkrovus NMŠ elektroninis šunto perjungiklis automatiškai perkomutuoja išėjimo grandinę, o tuo metu elektros energija apkrovai tiekiama tiesiai iš elektros tinklo.

Komutaciniai ir interaktyvieji NMŠ

Nepertraukiamo maitinimo šaltiniuose kuriuose pagrindinis energijos tiekimo šaltinis yra elektros tinklas dar skirstomi į dvi grupes komutacinius (angl. Offline) ir interaktyviuosius (angl. Line-Interactive).

Komutacinis (anglų kalboje sutinkamas terminas Back UPS) NMŠ susideda iš: pasyvinio filtro, absorbcinio tipo VRLA akumuliatorinės baterijos (dažniausiai 12 V, 7 Ah), baterijos įkroviklio, įtampos keitiklio (akumuliatoriaus nuolatinę 12V įtampos srovę keičia į kintamą - sinusinę 230V įtampos srovę) bei elektroninio perjungiklio, kuris prijungia keitiklį prie NMŠ išėjimo ir apkrovos. Tokio NMŠ struktūrinė schema pavaizduota 2 pav.

2 pav. Komutacinio NMŠ struktūrinė schema

Komutacinio NMŠ veikimo principas yra paprastas: elektros energija apkrovai yra tiekiama tiesiogiai iš elektros tinklo. Susvyravus įtampai elektros tinkle, NMŠ persijungia į taip vadinamą “baterijų režimą”, t. y. perjungiklis pakeičia energijos tiekimą apkrovai paduodamas ją iš inverterio. Ten, kur įtampos svyravimai elektros tinkle yra dažnas reiškinys, komutacinis NMŠ pastoviai persijungs į “baterijų režimą”. Toks dažnas baterijų energijos vartojimas sumažina jų ilgaamžiškumą. Tokio tipo NMŠ yra pigūs, prie jų rekomenduotina jungti asmeninį kompiuterį bei naudoti tik vietovėse, kur elektros srovė dingsta retai, o įtampa svyruoja nežymiai.

Interaktyvieji NMŠ (dar vadinami Smart UPS) yra panašios struktūros kaip ir komutaciniai. Pagrindinis struktūrinis skirtumas yra tai, kad jie turi automatinį įtampos reguliatorių (angl. AVR - Automatic Voltage Regulator), kuris kompensuoja nežymius įtampos svyravimus tinkle, todėl rečiau naudojama tokio NMŠ akumuliatoriaus energija. Jie taip pat turi papildomą programinę įrangą, kuri automatiškai gali išjungti kompiuterį, baigiant išsekti akumuliatorių baterijai. Taip pat šio tipo NMŠ turi apsaugą nuo viršįtampių, filtrą nuo aukštesnių dažnių trikdžių, gali būti komplektuojami su papildomomis akumuliatorių baterijomis, su papildomu įkrovikliu arba be jo, ir kt. Struktūrinė interaktyvaus NMŠ schema pateikta 3 pav.

3 pav. Interaktyvaus NMŠ struktūrinė schema

Taigi, renkantis nepertraukiamo maitinimo šaltinį reikia žinoti ne tik galią kurios reikės apkrovai, bet ir tinklo parametrus bei kaip jie kinta. Neteisingai parinktas įrenginys gali ir neišspręsti iškilusių problemų, o įsigyti pačius geriausius - brangu. Žinoma, jei kyla daugiau klausimų, dėl įrenginių apsaugos nuo įtampos dingimo, kreipkitės į specialistus.

Straipsnį pateikė UAB Alphatec Baltic.