wersja mobilna
Online: 803 Czwartek, 2016.12.08

Raporty

Przemysłowe systemy zasilania gwarantowanego

środa, 04 czerwca 2008 15:11

Rosnące wymagania co do konieczności zapewnienia bezprzerwowej pracy urządzeń powodują wzrost zainteresowania firm i instytucji użyciem systemów zasilania gwarantowanego. Tradycyjnie największymi ich odbiorcami są branże związane z teleinformatyką i przetwarzaniem danych, jednak lista zastosowań UPS-ów i kompletnych systemów zasilania jest znacznie dłuższa. Należą do niej aplikacje w instalacjach bezpieczeństwa i alarmowych, systemy w obiektach użyteczności publicznej, laboratoriach oraz szpitalach, zastosowania związane z infrastrukturą oraz energetyką i systemami produkcyjnymi. W raporcie położono nacisk na ostatnie dwie dziedziny, przedstawiając przede wszystkim firmy dostarczające UPS-y i agregaty prądotwórcze dużych mocy oraz akumulatory dedykowane do aplikacji przemysłowych.

Spis treści » Część I - Zasilacze UPS
» UPS-y krok po kroku
» Część II - Agregaty prądowe
» Część III - Akumulatory przemysłowe
» Pokaż wszystko
Gwarantowanie odpowiedniego zasilania

Chociaż koszt wykonania systemu zasilania gwarantowanego może być znaczny, motywacją do jego wdrażania jest duże znaczenie tego typu układów dla poprawności działania podłączonych do nich urządzeń i instalacji. Oprócz przerw w dostarczaniu energii z sieci elektrycznej, wystąpić może szereg czynników niesprzyjających poprawnej pracy odbiorników.

Należą do nich zmiany częstotliwości oraz zniekształcenia i zaburzenia napięcia, co spowodowane jest podłączonymi urządzeniami oraz warunkami środowiskowymi. Dlatego zadaniem systemów zasilania gwarantowanego jest nie tylko dostarczanie energii w sposób bezprzerwowy, ale również podnoszenie jej jakości.

W skład tego typu systemów wchodzić może szereg urządzeń, zależnie od stopnia złożoności zasilanej instalacji, charakteru odbiorników i innych cech aplikacji. W przypadku urządzeń zasilanych prądem stałym takimi elementami mogą być zasilacze buforowe, natomiast do zasilania odbiorników prądu przemiennego wykorzystywane mogą być zasilacze UPS. Zamiast tych ostatnich stosowane mogą być rozwiązania, gdzie wykorzystywana jest sieć DC do której podłączone są przemienniki częstotliwości.

Systemy zasilania bezprzerwowego zawierają w praktyce szereg innych urządzeń i elementów elektrycznych. Należą do nich konwertery DC/DC zapewniające separację galwaniczną obwodów i stabilizację napięcia, łączniki, separatory, zespoły akumulatorów oraz urządzenia pomocnicze. Ważnymi elementami takich systemów są też filtry, w tym aktywne, które pozwalają na ograniczanie odkształceń prądu zasilającego w sieci oraz kompensację mocy biernej i niesymetryczności obwodów.

Instalacja tego typu uzupełniana może być o agregaty prądotwórcze, moduły kontroli stanu izolacji (doziemienia), nadzoru nad napięciami ogniw oraz elementy służące do sterowania i komunikacji z systemem nadrzędnym. Ponieważ jednak najpowszechniejszymi urządzeniami wchodzącym w skład omawianego systemu są UPS-y, poświęcona została im pierwsza, najobszerniejsza część raportu.

Sławomir Wesołek - Dyrektor naczelny Medcom

Jakie są charakterystyczne cechy UPS-ów przemysłowych? Czym różnią się one od UPS-ów do zastosowań komputerowych?

Zastosowanie UPS w aplikacjach przemysłowych wymusza ich konstrukcję nieco inną niż w przypadku urządzeń do zastosowań komputerowych, co wynika z charakteru odbiorów. O ile UPS-y do zastosowań komputerowych współpracować muszą z odbiornikami energii o charakterze statycznym, o tyle w zastosowaniach przemysłowych zmiana obciążenia ma charakter dynamiczny. Ponadto nierzadko do UPS-a przemysłowego podłączane są silniki, naciągi wyłączników, itp.

Na wyjściu UPS-a przemysłowego znajduje się rozdzielnica dystrybuująca energię na poszczególne odbiory – jej prąd zwarciowy jest najczęściej nie mniejszy niż 6kA. Ważne jest też, żeby prąd zwarciowy UPS-a, zwłaszcza przy mniejszych mocach rzędu kilku kW, był możliwie jak największy ze względu na selektywność zabezpieczeń (prąd zwarciowy wynosi 600% do 900% wartości prądu nominalnego.

Moce omawianych UPS-ów wynoszą najczęściej od 1kVA do 100kVA, ale stosuje się też UPS-y o większych mocach. Inną cechą wyróżniającą tego typu urządzenia jest napięcie baterii – najczęściej stosowane są baterie o napięciu 220VDC, tymczasem w typowych UPS-ach komputerowych napięcie to jest wyższe i wynosi około 540VDC.

Topologia UPS-ów przemysłowych nie zmienia się od lat i są to urządzenia o konserwatywnej konstrukcji z podwójną konwersją. Nierzadko też ze względu na duże pojemności baterii używa się dedykowanego prostownika baterii o bardzo wyrafinowanych cechach. Pewną odmiana UPS przemysłowego jest falownik zasilany z szyny prądu stałego. Moc UPS komputerowych definiowana jest dla obciążeń komputerowych o charakterze pojemnościowym. Z kolei UPS-y przemysłowe współpracują z odbiornikami o charakterze zarówno indukcyjnym, jak i pojemnościowym.

Główni odbiorcy tego typu urządzeń pochodzą z szeroko rozumianej branży energetyki. Dotyczy to zarówno wywarzania energii, czyli elektrowni, jak też jej dystrybucji przez stacje energetyczne. Ważnym obszarem zastosowań są również aplikacje przemysłowe do procesów technologicznych.

Co zmienia się na krajowym rynku UPS-ów? Czy UPS-y przemysłowe sprzedawane są oddzielnie czy jako część większego systemu?

Krajowy rynek UPS charakteryzuje w mojej opinii tendencja rosnąca, czego głównymi powodami są stosunkowo niskie ceny UPS-ów oraz powszechność ich zastosowań. Rośnie również świadomość użytkowników co do potrzeby stosowania tego typu urządzeń.

Podobnie dzieje się na rynku urządzeń przemysłowych – od dwóch lat obserwujemy wzrost sprzedaży w tym obszarze, co zapewne ma związek z ożywieniem gospodarczym. W zakresie UPS-ów przemysłowych obserwujemy również wymóg klientów związany z kompleksowością dostaw. O ile jeszcze kilka lat temu istniała wyraźna tendencja do kupowania oddzielnie UPS-ów, baterii oraz rozdzielnicy u różnych dostawców, o tyle obecnie istnieje tendencja do dokonywania zakupów z jednej ręki. Tymczasem w takim zestawie wartość UPS to zaledwie 20%-25% wartości całej dostawy.

Warto nadmienić, że typowe UPS-y komputerowe są również stosowane w aplikacjach przemysłowych, a to za sprawą powszechnego stosowania odbiorników o większej sprawności o stałym charakterze. Z tych powodów urządzenia te można mocno przewymiarowywać, co rekompensuje niedostatek parametrów dla takiej aplikacji.

CZĘŚĆ I – ZASILACZE UPS

Lista aplikacji UPS-ów jest długa i zawiera szereg zastosowań związanych z informatyką, centrami przetwarzania danych, zasilaniem awaryjnym budynków, transportem oraz różnymi instalacjami użyteczności publicznej. W przemyśle zasilacze te stosowane są m.in. w elektrowniach i elektrociepłowniach, przedsiębiorstwach dystrybucji energii, w przemyśle petrochemicznym, górnictwie oraz różnych zakładach produkcyjnych.

Biorąc pod uwagę odpowiedzi uczestników raportów, najpopularniejszą w kraju marką UPS-ów większych mocy jest APC-MGE (American Power Conversion, jest od 2007 roku częścią koncernu Schneider Electric), kolejnymi liderami rynku są Ever, Gamatronic, Eaton (Powerware), Emmerson, Socomec oraz GE.

Wojciech Jarząbski - Dyrektor Handlowy EST Energy

Gdzie stosowane są UPS-y przemysłowe?

Stosujemy je praktycznie we wszystkich gałęziach przemysłu i energetyki, w szczególności tam, gdzie technologia wytwarzania i procesy sterowane są cyfrowo. W ciągu ostatnich dwóch lat zaobserwowaliśmy rosnące zainteresowanie firm produkcyjnych zasilaniem gwarantowanym.

Firmy te, oprócz oczywistych zalet funkcjonalnych UPS-ów, widzą w posiadaniu i eksploatacji takich systemów wzrost prestiżu przedsiębiorstwa w oczach dużych korporacji, dla których są dostawcami podzespołów. Podnoszą tym samym swoją rynkową wartość konkurencyjną w zdobywaniu nowych klientów.

W dużych firmach, takich jak cementownie czy zakłady petrochemiczne, UPS-y zasilają systemy sterowania procesami produkcji oraz układy automatyki i zabezpieczeń. W mniejszych zakładach produkcyjnych, np. w branży obróbki skrawaniem, UPSy zasilają również elementy wykonawcze. W rezultacie całe centra obróbcze zasilane są ze źródła napięcia gwarantowanego.

Jaka jest moc i cechy charakterystyczne przemysłowych systemów zasilania?

Na rynku obecnie dostępne są systemy UPS o mocy wyjściowej do kilku MVA. Jednak w praktyce instaluje się systemy o mocy od 40kVA do 800kVA w układzie pojedynczym lub równoległym redundancyjnym. UPS-y przemysłowe powinny być wykonane w technologii transformatorowej, zapewniającej pełną separację galwaniczną sieci i odbiorów włączając w to tor obejściowy bypass.

W związku z tym, że bateryjnym standardem w sektorze przemysłowo-energetycznym jest napięcie stałe 220 lub 110V, UPS powinien mieć możliwość współpracy z bateriami akumulatorów o takich napięciach znamionowych. Pomimo tego, że wielu czołowych producentów dysponuje już tranzystorową technologią prostowników dużej mocy, w przemyśle zalecamy stosowanie UPS-ów wyposażonych w prostowniki tyrystorowe sześcio- lub dwunastopulsowe ze względu na ich wysoką odporność na zakłócenia występujące w sieci elektroenergetycznej obiektów przemysłowych.

Ze względu na dużą dynamikę obciążeń UPS-y przemysłowe muszą być wyposażone w bardzo szybki układ sterowania pracą prostownika. W przeciwnym razie prostownik nie wyreguluje na czas napięcia DC, a falownik nawet w czasie obecności sieci elektroenergetycznej będzie brał wymaganą energię z baterii akumulatorów.

Te mikrorozładowania zwykle prowadzą do znacznego skrócenia żywotności akumulatorów i można uniknąć tego zjawiska stosując w systemach UPS trzy oddzielne i niezależne sterowniki mikroprocesorowe – dla prostownika, falownika i układu obejściowego bypass. Ta swoista redundancja wewnętrzna podnosi poziom niezawodności i funkcjonalności eksploatacyjnej całego systemu zasilającego.

Bardzo ważnym parametrem systemów przemysłowych są narzędzia sprzętowe i programowe do komunikacji zapewniające personelowi utrzymania ruchu zdalne monitorowanie pracy urządzeń poprzez system nadrzędny.

Kolejnym problemem, z którym stykamy się w przemyśle, jest duża wymagana pojemność zwarciowa falowników zapewniająca 100% przepalenie bezpieczników. Dlatego często stosuje się UPS-y o mocy nawet do 100kVA z wyjściem jednofazowym.

Systemy zasilające pracujące w pobliżu maszyn wytwarzających duże wibracje powinny mieć możliwość specjalnego wykonania – muszą być odporne na wstrząsy stosownie do normy IEC 60068 część 2-6. Ze względu na różne warunki środowiskowe pracy istotną rzeczą, na którą również warto zwrócić uwagę przy omawianiu wymagań stawianych przez przemysł, jest stopień ochrony. UPS-y przeznaczone do pracy w środowisku przemysłowym powinny mieć możliwość wykonania specjalnych wersji – co najmniej IP40.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Tanie czujniki obrazu do odczytu kodów 1D/2D i identyfikacji produktów

2016-12-08   |
Tanie czujniki obrazu do odczytu kodów 1D/2D i identyfikacji produktów

Teledyne DALSA, oddział Teledyne Technologies prezentuje nową serię czujników obrazu BOA Spot ID wyróżniających się niską ceną i łatwą integracją w systemie. Są to czujniki zaprojektowane do zastosowań na taśmach produkcyjnych, gdzie umożliwiają odczyt kodów 1D/2D oraz oferują funkcje OCR do identyfikacji i weryfikacji produktów dla potrzeb działów kontroli jakości i logistycznych.
czytaj więcej

Nowa platforma do frezowania stopów aluminium dla motoryzacji

2016-12-08   |
Nowa platforma do frezowania stopów aluminium dla motoryzacji

Aluminium to jeden z najłatwiejszych do obróbki materiałów, ale tylko jeśli chodzi o wszechobecne aluminium 6061-T6. Stopy wykorzystywane w motoryzacji, np. gatunki 319 i 390 mogą być łatwo odlewane formując złożone kształty potrzebne przy produkcji bloków silników, tłoków, głowic i kół pasowych, ale ze względu na 20...30-krotnie większą zawartość krzemu niż w przypadku gatunku 6061, działają jak piasek ścierny.
czytaj więcej

Nowy numer APA