Czym są falowniki i do czego służą?

UPS, czyli zasilacz awaryjny, pełni funkcję kluczowego elementu gwarantującego wiele usług w naszym codziennym życiu

Żyjemy w hiperpołączonym świecie, który wymaga natychmiastowej i nieprzerwanej dostępności niezliczonych usług. W naszym codziennym życiu tysiące elementów, których istnienia i funkcji wielu z nas nie jest świadomych, dba o to, aby każdy trybik w naszym społeczeństwie zawsze funkcjonował idealnie. Nie da się zaprzeczyć dyskomfortowi, jaki odczuwamy za każdym razem, gdy sieci komunikacyjne lub prąd przestają działać. Z tego powodu, pomimo faktu, że inwestycje technologiczne w infrastrukturę telekomunikacyjną i sieci elektroenergetyczne…znaczący postęp w zapewnianiu usług we wszystkich regionach geograficznych, niezbędne jest posiadanie urządzeń pomocniczych lub awaryjnych, aby zapobiec uszkodzeniom w przypadku nieoczekiwanej przerwy w dostawie prądu. Jednym z takich elementów, o których będziemy dziś mówić, są UPS-y, czyli systemy zasilania bezprzerwowego, znane również pod skrótem UPS (Uninterruptible Power Supply).

Urządzenia te są obecne w tak różnorodnych miejscach, jak centra danych, szpitale, biurowce, zakłady przemysłowe, infrastruktura transportowa (np. statki) czy w każdym innym miejscu, które wymaga niezawodnego, wysokiej jakości zasilania dostępnego przez cały czas.odpowiedzialny za zapewnienie ciągłości dostaw energii elektrycznejW przypadku awarii lub przerwy w dostawie prądu w sieci. W rzeczywistości UPS stanowi zabezpieczenie awaryjne, dzięki któremu w przypadku przerwy w dostawie prądu nasze systemy nie przestają działać, ponieważ są to urządzenia zdolne do dostarczania energii elektrycznej do innych urządzeń za pośrednictwem akumulatorów, bez konieczności korzystania z sieci. Czas autonomii UPS-a zależy od rodzaju i liczby akumulatorów w systemie. Im więcej akumulatorów, tym dłuższy czas przerwy w dostawie prądu będziemy w stanie wytrzymać. W ten sposób UPS zapewnia, że na przykład energia potrzebna sali operacyjnej do przeprowadzenia krytycznej operacji pozostanie stabilna przez cały czas; że centra danych, które umożliwiają połączenie internetowe w naszych domach, nie przestaną działać w przypadku przepięcia spowodowanego burzą; lub że systemy komunikacyjne na statku nie ulegną awarii, zagrażając ruchowi morskiemu, z powodu krytycznego błędu zasilania. Być może teraz jesteś nieco bardziej świadomy znaczenia tych nieznanych urządzeń.

UPS, or Uninterruptible Power Supply — UPS, czyli zasilacz awaryjny

Ponadto UPS działa jak filtr dla systemów elektrycznych lub urządzeń podłączonych do sieci. Oznacza to, że podłączając jeden z tych systemów zasilania bezprzerwowego (UPS) na przykład do łodzi, chronimy cały sprzęt komputerowy przed ewentualnymi przepięciami, skokami napięcia, zakłóceniami, zmianami częstotliwości lub mikroprzerwami; wydajność UPS-a filtruje wszystkie te czynniki, zapewniając idealne oczyszczenie wyjściowej fali sinusoidalnej. Gwarantuje to nie tylko prawidłowe funkcjonowanie urządzeń podłączonych do sieci, ale także ich długowieczność.

Jak działa zasilacz awaryjny (UPS)?

Aby zrozumieć, jak działają te elementy, najpierw trzeba wiedzieć, z jakich podzespołów składa się UPS. Zobaczmy:

Prostownik/ładowarka:Zajmuje się przetwarzaniem prądu przemiennego, który dociera do sieci, na prąd stały, służący do ładowania akumulatorów lub zasilania inwertera.
Baterie:Zapewniają energię elektryczną niezbędną do zasilania systemu w przypadku zaniku zasilania.
Falownik:Jest to element, który zamienia energię elektryczną — pochodzącą z prostownika lub baterii — z prądu stałego na prąd przemienny, który jest następnie dystrybuowany do systemów podłączonych do UPS.
Obejście statyczne i konserwacyjne:Jest to typ obwodu elektrycznego, w który wyposażony jest UPS, umożliwiający bezpośrednie podłączenie ładunku elektrycznego do głównej sieci (lub oddzielnej) w przypadku awarii UPS.
Jednostka sterująca:To inteligentny element, w który wyposażony jest system zasilania awaryjnego UPS. W zależności od rodzaju urządzenia i jego funkcji, umożliwia on szereg funkcjonalności za pośrednictwem oprogramowania lub innych rozwiązań.

Jak wygląda jego normalne funkcjonowanie?

Gdy UPS działa normalnie, tzn. jest zasilany prądem o dobrej jakości, prąd elektryczny przepływa przez połączenie UPS do sieci i w pierwszej kolejności przechodzi przez prostownik, który przekształca prąd przemienny na prąd stały. Taka transformacja jest konieczna, ponieważ część prądu musi zostać zmagazynowana w akumulatorze — gdzie prąd musi być prądem stałym — a reszta prądu przepływa dalej do falownika, który przekształca go z powrotem w prąd przemienny w celu zasilania systemów podłączonych do UPS.

Co się dzieje w przypadku awarii zasilania?

Wyobraź sobie, że sieć nie jest już dostępna lub że napięcie nie mieści się w dopuszczalnych granicach jakościowych, co powoduje zmianę przepływu prądu. W takim przypadku falownik byłby zasilany napięciem stałym dostarczanym przez akumulatory. Wyjście falownika pozostałoby niezmienione, a zatem ładunek elektryczny podłączony do systemu działałby nieprzerwanie. Czas autonomii, czyli czas, w którym akumulatory mogą zasilać system, będzie zależał od poboru energii wymaganej przez ładowanie dostarczane przez urządzenia oraz od pojemności akumulatora. Po przywróceniu napięcia zasilania głównego, tj. osiągnięciu wartości mieszczącej się w dopuszczalnych granicach, prostownik wznawia pracę i przywraca normalną pracę. Akumulatory regenerują się po rozładowaniu powstałym w wyniku braku zasilania poprzez ładowanie napięciem stałym dostarczanym przez prostownik/ładowarkę.

Co się stanie, jeśli nastąpi awaria UPS-a lub będziemy musieli przeprowadzić prace konserwacyjne?

W przypadku awarii UPS-a, bypass statyczny jest automatycznie aktywowany, natychmiast przekierowując ładunek elektryczny do głównej sieci zasilającej (lub bypassu) w przypadku przeciążenia lub zwarcia. Dzięki temu, niezależnie od rodzaju pracy, UPS zapewnia brak przerw w zasilaniu. Stąd jego nazwa. Istnieją różne obwody UPS lub typy, które zawierają więcej lub mniej elementów, zabezpieczających lub filtrujących, aby zagwarantować „czystą” energię elektryczną; ale wszystkie zawierają co najmniej te elementy, które wymieniliśmy. Dla prawidłowego działania UPS-a,najbardziej zaawansowane UPS-y posiadają jednostki sterujące i oprogramowanie, które zapewniają użytkownikowi informacje w czasie rzeczywistymoraz spersonalizowane funkcjonalności.