Nová UPS Eaton 93PM se špičkovou energetickou účinností

UPS se používá jako preventivní opatření před ztrátou cenných elektronických informací, minimalizaci doby nečinnosti zařízení a minimalizaci negativního dopadu na výrobní vybavení během nečekaných problémů s napájením.
Tato UPS od společnosti Eaton nepřetržitě sleduje vstupní elektrické napájení a odstraňuje nárazy, impulzy, poklesy a jiné nepravidelnosti běžné pro standardní elektrické napájení. Spolu s elektrickou soustavou budovy poskytuje systém UPS čistý a konzistentní proud, který citlivá elektrická zařízení vyžadují pro svůj spolehlivý provoz. Během poklesů napětí, výpadků proudu a dalších poruch zajišťují bezpečný provoz baterie, poskytující nouzové napájení.
Systém UPS je uložen v samostatné volně stojící skříni s bezpečnostními kryty za dvířky chránícími před nebezpečným napětím. Každá skříň UPS je vybavena centralizovaným systémovým statickým bypassem. Dostupné výkony statického bypassu jsou 50 kW, 100 kW, 150 kW a 200 kW. Velikost statického bypassu je zvolena buď podle možností napájecí soustavy, nebo podle plánovaného výkonu systému UPS. Bude-li například v budoucnu třeba navýšit výkon UPS, je možné vybrat vhodnou úroveň výkonu bypassu UPS. Krom toho se výkony bypassů ve všech skříních UPS
v rámci paralelního systému musí shodovat. Jmenovité výkony zařízení řady 93PM jsou založeny na modulech nepřerušovaného napájení (UPM) o jmenovitém výkonu 50 kW. Do jedné skříně UPS lze namontovat jeden až čtyři moduly UPM a vytvořit tak zařízení
o následujících výkonech:

• 1 x 50 kW = 50 kW
• 2 x 50 kW = 100 kW
• 3 x 50 kW = 150 kW
• 4 x 50 kW = 200 kW

Modul UPM obsahuje usměrňovač, střídač, konvertor baterie a nezávislé ovládání. Každý modul UPM je schopen provozu nezávisle na ostatních napájecích modulech.

Modulární konstrukce UPS 93PM

Systémový statický bypass ve skříni UPS Eaton 93PM určuje dosažitelný výkon zařízení UPS. Vedení statického bypassu sestává ze statického spínače a izolačního zařízení ochrany proti zpětnému napájení, které jsou zapojeny sériově. Krom toho systém obsahuje systémovou řídicí jednotku, která trvale sleduje napájení dodávané vedením bypassu nebo do vstupu zařízení UPS. Přechod na statický bypass probíhá automaticky dle potřeby, např. při déletrvajícím přetížení systému.
Každý napájecí modul UPM obsahuje usměrňovač, konvertor baterie, střídač a nezávislé ovládání. Každý modul UPM je schopen samostatně pracovat a sdílet zátěž, nezávisle na stavu ostatních modulů UPM.
Systém může být navíc vybaven doplňkovým interním spínačem bypassu údržby UPS. Zařízení UPS 93PM 30–50 kW obsahuje sekci statického bypassu o výkonu 50 kW, jeden napájecí modul UPM a interní baterie. Kromě interních baterií, nabízejících dobu zálohy 10 až 20 minut, lze také připojit externí baterie. Bez použití externích baterií zabírá celá UPS plochu pouze 0,5m2, což přispívá k úsporám nákladů za instalovaný výkon na plochu.
V jednotkách 80–200 kW jsou interní napájecí moduly UPM zapojeny paralelně. Tyto jednotky nejsou vybaveny interními bateriemi. Spínač vstupu usměrňovače a jistič baterie jsou u jednotek 30–50 kW dodávány standardně a u jednotek 80–150 kW jako doplněk.
Interní spínač MBS je pro jednotky 30–150 kW dostupný jako doplňkové příslušenství. Tyto doplňky nejsou dostupné pro jednotky 160–200 kW a lze je instalovat pouze externě. Pokud dojde k výpadku napájení z elektrické sítě nebo pokud proud z této sítě neodpovídá specifikovaným parametrům, UPS používá záložní bateriový zdroj pro zajištění napájení kritické zátěže po zadanou dobu nebo dokud nedojde k obnově napájení z elektrické sítě. Při delších výpadcích napájení umožňuje UPS buď přechod na alternativní systém napájení (např. generátor), nebo řádné vypnutí spotřebičů. Ochrana proti zpětnému napájení je umístěna sériově se statickým spínačem.

Energeticky účinné provozní režimy UPS 93PM

UPS lze provozovat v následujících provozních režimech:

1. Normální provozní režimy:
   a) V režimu dvojité konverze jsou spotřebiče napájeny invertorem, který čerpá energii z usměrněného střídavého síťového napájení. V tomto režimu rovněž nabíječ baterie dle potřeby poskytuje nabíjecí proud pro baterie a účinnost systému je špičkových 97 %.
   b) V režimu úspory energie (ESS) je kritická zátěž bezpečně napájena napájením z veřejné sítě přes spínač statického bypassu. V případě zjištění abnormálních podmínek napájení z veřejné sítě dojde v čase obvykle kratším než 2 ms k přepnutí na režim dvojité konverze. Při provozu v režimu ESS jsou spotřebiče chráněny vnitřní ochranou proti přepětí. Provoz zařízení UPS v režimu ESS zvyšuje účinnost systému na 99 %, což přináší výrazné úspory při ztrátě napájení, aniž by došlo k narušení spolehlivosti systému.
2. V režimu akumulované energie probíhá napájení ze stejnosměrného záložního zdroje napájení a je převáděno na střídavé pomocí invertoru UPS. K tomuto účelu nejčastěji v systému slouží baterie VRLA a tento provozní režim se označuje za režim zálohování.
3. V režimu bypassu jsou spotřebiče napájeny přímo síťovým napájením přes statický spínač UPS.

Normální provozní režimy

Během normálního provozu systému UPS je systém napájen z veřejné sítě. Na předním panelu je zobrazena zpráva „Unit Online" (Jednotka online), která značí, že napětí a frekvence příchozího napájení je v mezích tolerance.

Režim dvojité konverze

Třífázové vstupní střídavé napájení je převáděno na stejnosměrné pomocí víceúrovňového konvertoru s bipolárními tranzistory s izolovaným hradlem (IGBT) a do střídače vstupuje regulované stejnosměrné napětí. Stav zařízení UPS je na displeji zobrazen jako „Unit Online" (Jednotka spuštěna) a stav modulu UPM jako „Active" (Aktivní).
Bateriový dobíječ odvozuje svůj vstup od regulovaného stejnosměrného výstupu usměrňovače a dodává baterii regulovaný nabíjecí proud. Baterie je vždy připojena k UPS a připravena podporovat střídač v situaci, kdy vstup z veřejné sítě není k dispozici.
Střídač poskytuje třífázový střídavý výstup pro kritické zatížení. Střídač odvozuje regulované stejnosměrné napájení od usměrňovače a využívá technologie víceúrovňového konvertoru s bipolárními tranzistory s izolovaným hradlem a pulzně-šířkovou modulaci (PWM) k poskytování regulovaného a filtrovaného střídavého výstupu.
Je-li dodávka elektrické energie z veřejné sítě přerušena nebo nesplňuje technické parametry, UPS automaticky přepne do bateriového režimu a bez přerušení podporuje kritické zatížení. Po obnovení dodávky elektrické energie z veřejné sítě se UPS automaticky vrátí do režimu dvojité konverze. Pokud dojde k přetížení nebo nedostupnosti UPS, ten se bez přerušení přepne do režimu bypassu a pokračuje v napájení zátěže statickým bypassem. UPS se automaticky vrátí do režimu dvojité konverze, když abnormální stav, jako je dlouhodobé přetížení, pomine, a je obnoven provoz systému ve stanovených mezích.
Pokud v napájecím modulu UPM v UPS dojde k interní poruše, zbývající moduly UPM pokračují v podpoře zátěže v režimu dvojité konverze. UPS je při provozu s částečným zatížením automaticky interně redundantní. Pokud však v důsledku vysokého zatížení neexistuje redundance mezi moduly UPM, UPS automaticky přepne do režimu bypassu a zůstane v něm, dokud není porucha opravena a UPS není opět uveden do provozu.
V externím paralelním redundantním systému lze každé UPS izolovat od systému za účelem servisu, zatímco ostatní UPS podporují zátěž v režimu dvojité konverze.

Režim úspory energie (ESS)

V režimu ESS UPS bezpečně dodává proud přímo do zařízení, když je napětí a frekvence v přijatelném rozmezí. Stav UPS je na displeji zobrazen jako „Unit Online ESS" (Jednotka spuštěna v režimu ESS) a stav modulu UPM jako „Active" (Aktivní). Poskytuje i určitou ochranu proti přepětí, filtruje a zajišťuje rovnoměrnou dodávku proudu do zařízení. Pokud jsou rozpoznány nepravidelnosti proudu na vstupu, přepne se UPS do režimu dvojité konverze a pokračuje v dodávce proudu pomocí střídače. Pokud dojde k úplnému výpadku proudu, nebo pokud je proud mimo tolerance systému, UPS se přepne do bateriového režimu a pokračuje v dodávání upraveného čistého proudu do zařízení.
Pokud je UPS v režimu ESS, dokonalé algoritmy rozpoznávání a kontroly souvisle monitorují kvalitu proudu na vstupu a umožňují rychlé spuštění konvertorů. Obvyklý čas přepnutí do režimu dvojité konverze je kratší než dvě milisekundy, což prakticky znamená, že je přechod plynulý. Pokud je proud v přijatelných mezích, jednotka UPS funguje jako vysoce účinný systém šetřící energii – poskytuje také ochranu před přepětím pro IT zařízení a zajišťuje bezporuchovou dodávku energie. Při dodávce 20 až 100 % jmenovitého zatížení systém úspory energie zvyšuje účinnost systému až na 99 % a snižuje energetické ztráty až o 80 %.

Bateriový režim (napájení z akumulované energie)

Při normálním provozu s dvojitou konverzí nebo v režimu ESS se UPS v případě výpadku napájení či nevyhovujících parametrů napájení ze sítě automaticky přepne do režimu napájení spotřebičů z baterií či jiného zdroje akumulované energie. Stav zařízení UPS je na displeji zobrazen jako „On Battery" (Provoz na baterii) a stav modulu UPM jako „Active" (Aktivní).
Při výpadku napájení nemá usměrňovač zdroj střídavé elektrické energie ze sítě, pomocí kterého by zajistil výstup stejnosměrného proudu požadovaný střídačem. Vstupní relé se rozepne a výstup UPS je přes střídač napájen z baterií. Jelikož střídač pracuje během přepínání bez přerušení, spotřebiče jsou nerušeně trvale napájeny. Pokud jsou statický bypass UPS a usměrňovač UPS napájeny ze stejného zdroje, rozpojí se rovněž stykač ochrany proti zpětnému napájení. Rozepnutí relé zabraňuje zpětnému napájení a návratu proudu do vstupního zdroje přes statický spínač nebo usměrňovač.
Pokud nedojde k obnově vstupního napájení nebo napájení neodpovídá požadovaným podmínkám normálního provozu, baterie se nadále vybíjejí, dokud není dosaženo úrovně stejnosměrného napětí, kdy na výstupu střídače není dostatečné napájení pro připojené spotřebiče. Nastane-li tato situace, zařízení UPS vyšle řadu akustických a vizuálních alarmů indikujících dosažení minimální kapacity baterií a nebezpečí bezprostředního vypnutí systému. Pokud nedojde k obnovení napájení ze sítě, lze před vypnutím systému zajistit napájení maximálně na další dvě minuty. Pokud je k dispozici zdroj bypassu, UPS namísto vypnutí systému přepne na bypass.
Pokud kdykoliv během napájení z baterie dojde k obnově vstupního napájení, vstupní relé se sepnou a UPS se vrátí do normálního provozu. UPS rovněž začne nabíjet baterie, aby obnovilo jejich plnou kapacitu.

Režim bypassu

Pokud dojde k přetížení, chybě zatížení nebo interní chybě, UPS se automaticky přepne do režimu bypassu. Zdroj bypassu dodává střídavý proud přímo zařízení napojenému na UPS. UPS lze do režimu bypassu přepnout také ručně z displeje. Stav UPS zobrazený na displeji je „On Bypass" (Bypass zapnut).
V režimu bypassu je výstupní třífázový střídavý proud dodáván přímo ze vstupu. V tomto režimu není výstup systému chráněn před výkyvy napětí, frekvence nebo proudovými rázy ze zdroje. V režimu bypassu funguje určité filtrování a ochrana proti přepětí, ale nefunguje žádná aktivní úprava napájení, ani není napájení na výstupu zálohováno z baterií.
Statický bypass se skládá z polovodičového statického spínače s křemíkovým usměrňovačem a izolačního zařízení ochrany proti zpětnému napájení. Statický spínač je dimenzován na nepřetržitý provoz a je využit kdykoliv, kdy není střídač schopen napájet vzniklé zatížení. Statický spínač je zapojen do série s ochranou proti zpětnému napájení. Statický spínač je elektronicky ovládané zařízení a lze jej okamžitě zapnout, aby bez přerušení převzal zatížení ze střídače. Ochrana proti zpětnému napájení je za normálních okolností uzavřena, a je připravena podporovat statický spínač, pokud je vstup zdroje bypassu dostupný.

Výhody 93PM

Mezi základní charakteristiky 93PM patří nejnižší celkové náklady na vlastnictví ze všech dostupných UPS na trhu, škálovatelnost a spolehlivost, snadná instalace a snadné ovládání.
Nejnižších nákladů dosahuje díky nejvyšší energetické účinnosti v kombinaci s minimální kompaktní plochou. Díky vnitřnímu modulárnímu uspořádání lze UPS rozšiřovat jak v kapacitním, tak ve výkonovém rozsahu, čímž lze řídit náklady na energie spolu s růstem zátěže. Snadná integrace UPS do systémů tepelného managementu a plný přístup pro servisní techniky z přední strany usnadňují nasazení UPS do jakéhokoli provozu. Snadného řízení UPS 93PM lze dosáhnout buď pomocí nového dotykového displeje na čelních dveřích, nebo pomocí bohatého komunikačního rozhraní s integrací do hlavních virtualizačních systémů jako jsou VMware, Microsoft HypeV.

Eaton Elektrotechnika s.r.o.
Tel.: +420 267 990 440
E-mail: Tato e-mailová adresa je chráněna před spamboty. Pro její zobrazení musíte mít povolen Javascript.
www.eaton.cz