Zasilacze awaryjne UPS

Zasilacz awaryjny UPS (Uninterruptable Power Supply) to urządzenie podtrzymujące pracę odbiornika (najczęściej komputera) przez krótki czas po ustaniu zasilania z sieci – zwykle 10-15 minut, przy czym przełączanie źródła zasilania odbywa się bezprzerwowo. Jest wtórnym źródłem energii elektrycznej – jego akumulatory ładują się w czasie, gdy napięcie w sieci zasilającej jest prawidłowe.

Po przejęciu zasilania podłączonych do niego odbiorników czas podtrzymania napięcia zależy od pojemności akumulatorów i poboru energii. Baterie mają określoną żywotność i należy je okresowo wymieniać – takie usługi realizują wyspecjalizowane firmy. Drugą funkcją zasilacza awaryjnego jest ochrona podłączonych do niego urządzeń przed nagłym wzrostem napięcia. UPS umieszcza się pomiędzy pierwotnym źródłem zasilania, jakim jest sieć elektryczna, a chronionym odbiornikiem (konfiguracja szeregowa) lub grupą takich odbiorników (konfiguracja centralna), stosownie do mocy urządzenia. Cechą zasilacza typu UPS jest bezprzerwowe zasilanie wyznaczonych elementów sieci. Przed UPS-em może być również zainstalowany agregat prądotwórczy jako alternatywne źródło zasilania, na które przełączana jest instalacja zasilająca po awarii głównego źródła. 

Szeregowy układ zasilania awaryjnego

Zasilacze awaryjne dla odbiorów indywidualnych mają moc do 10 kVA. Są one wykonywane z reguły w technologii line-interactive. Oznacza to, że zabezpieczane urządzenia są normalnie zasilane z sieci elektrycznej poprzez filtr przeciwzakłóceniowy wbudowany w zasilacz. Dopiero awaria zasilania powoduje uruchomienie wewnętrznego falownika UPS i dostarczanie energii z wewnętrznych akumulatorów zasilacza. Proces ten trwa na tyle krótko, że praca zabezpieczanych urządzeń pozostaje niezakłócona. Zaletą zasilaczy line-interactive jest niska cena jednostkowa za kilovoltamper – jest ona w przybliżeniu dwa do trzech razy niższa od jednostki gwarantowanej mocy zasilacza typu on-line.

Zastosowanie rozproszonego systemu zasilania awaryjnego nie wymaga dodatkowych inwestycji w pomieszczenia i instalację elektryczną. Koszt jest wprost proporcjonalny do liczby urządzeń wymagających ochrony (jedno urządzenie – jeden zoptymalizowany pod względem mocy zasilacz awaryjny). Awaria jednego zasilacza pozbawia ochrony jedno urządzenie, nie powodując awarii całego systemu. Wadą takiego systemu zasilania awaryjnego jest słaba separacja chronionych urządzeń od sieci zasilającej podczas pracy normalnej oraz konieczność kontrolowania dużej liczby małych UPS-ów.

Dla odbiorów grupowych stosowane są urządzenia średniej mocy – od 10 kVA do 100 kVA i dużej mocy – ponad 100 kVA. Wykonywane są w tzw. technologii on-line z podwójnym przetwarzaniem (konwersją) i ze stabilizowanym napięciem sinusoidalnym na wyjściu UPS. Centralne zasilacze awaryjne zwykle przystosowane są do pracy równoległej, co pozwala na rozbudowę gwarantowanej mocy dla chronionych odbiorników i zapewnia nadmiarowość przy zasilaniu odbiorników o zapotrzebowaniu na moc mniejszą o wielkość mocy zasilacza pracującego równolegle. Nadmiarowość (redundacja) zwiększa niezawodność systemu zasilania awaryjnego. 

Centralny układ zasilania awaryjnego

Uszkodzenie jednego z UPS-ów pracujących równolegle nie powoduje awarii w zasilaniu, ponieważ obciążenie przejmują na siebie pozostałe zasilacze. Zasilacze dużych mocy wymagają wydzielonych, klimatyzowanych pomieszczeń (m.in. ze względu na wpływ temperatury na żywotność baterii) oraz wykonania dedykowanej instalacji elektrycznej dla urządzeń wymagających bezprzerwowego zasilania. 

UPS redundantny modułowy

Gniazda zasilające takiej instalacji powinny zostać zabezpieczone przed podłączeniem do nich innych urządzeń, takich jak odkurzacze, czajniki elektryczne, dystrybutory napojów itp., nie wymagających zabezpieczenia. Pełna separacja chronionego sprzętu od sieci zasilającej oraz stabilność napięcia wyjściowego UPS on-line dużej mocy wiąże się z wysokim kosztem inwestycji w takie rozwiązanie.

Pośrednim rozwiązaniem zasilania awaryjnego sieci jest konfiguracja mieszana: urządzenia o kluczowym znaczeniu (np. serwery czy systemy monitoringu obiektu) zabezpiecza się zasilaczem redundantnym on-line małej mocy. Taki zasilacz zbudowany jest z modułów pracujących równolegle. Uszkodzenie jednego z modułów nie powoduje przerwy w dostawie zasilania do chronionego urządzenia, pod warunkiem że obciążenie jest mniejsze o wartość mocy co najmniej jednego modułu. Zasilacze takie montuje się tuż przy odbiorniku i nie wymagają one osobnego pomieszczenia i instalacji. Do zabezpieczania urządzeń o mniejszym priorytecie można stosować tańsze zasilacze awaryjne line-interactive.

Czytaj więcej na temat systemów zasilania awaryjnego:

Systemy zasilania awaryjnego. Typy układów zasilania awaryjnego.

Zasilanie awaryjne - agregaty prądotwórcze

Zasilanie awaryjne - układy UPS/agregat

Zasilanie awaryjne elektrowni oraz stacji transformatorowych

Zasilanie awaryjne - układy specjalizowane