Elektrika.cz, reportážní portál instalační elektrotechniky, vyhlášky, schémata zapojení .

 
Oddíly
reklama
Bleskovky
Osobní nástroje
FUTURE okénko - V nejbližších dnech se zde dočtete ...
  • Svůj pohled na sousední megaveletrh Light+Building ve Frankfurtu popisuje český elektrikář. Nezůstává pouze u jednoho selfie o své přítomnosti v Německu a prozrazuje proč se vydal tak daleko. Čím ho to obohatilo? Jak se dívá na budoucnost veletržních ...
  • Pokud chceme studovat různé aspekty elektrických jevů, včetně teploty výbojů blesku, vlivu ionizace vzduchu a negativních účinků elektrického oblouku, pak se nabízí studium na VUT, ČVUT ... mnoho příležitostí k experimentům s různými kombinacemi ...

První beztransformátorové konstrukce UPS


Document Actions
První beztransformátorové konstrukce UPS
První beztransformátorové konstrukce UPS se objevily u UPS s menším výkonem zhruba před dvaceti lety. Nyní je bez transformátoru velká většina konstrukcí s výkonem pod 30kVA. Beztransformátorová konstrukce znamená, že UPS neobsahuje magnetické prvky pracující s kmitočtem elektrorozvodné sítě (transformátory ani tlumivky). Trend bez použití transformátorů se rozšiřuje směrem k vyšším výkonům, protože magnetické prvky pro síťový kmitočet jsou jak pracné, tak materiálově náročné. Je však třeba říci, že výkonové prvky pracující při vysokých kmitočtech ...
Komerční sdělení, ze dne: 8.07.2013
reklama

První beztransformátorové konstrukce UPS
se objevily u UPS s menším výkonem zhruba před dvaceti lety. Nyní je bez transformátoru velká většina konstrukcí s výkonem pod 30kVA. Beztransformátorová konstrukce znamená, že UPS neobsahuje magnetické prvky pracující s kmitočtem elektrorozvodné sítě (transformátory ani tlumivky). Trend bez použití transformátorů se rozšiřuje směrem k vyšším výkonům, protože magnetické prvky pro síťový kmitočet jsou jak pracné, tak materiálově náročné. Je však třeba říci, že výkonové prvky pracující při vysokých kmitočtech, které jsou pro beztransformátorová řešení potřebné, jsou technologicky náročné. Technologická řešení jsou dnes nicméně dostatečně přizpůsobená k tomu, aby zákazník obdržel vyšší užitnou hodnotu, aniž by byla obětována potřebná spolehlivost. Technologický pokrok měl podobné důsledky i ve spínaných napájecích zdrojích osobních počítačů.

Beztransformátorové UPS: prohlubující se tendence
Při vyšších výkonových úrovních přesahujících 30kVA a nyní dosahujících až 1,1MVA je hlavním problémem rychlé spínání vysokých proudů při vysokých napětích, aniž by docházelo k výkonovým ztrátám nebo nadměrným napěťovým špičkám. Během posledních deseti let se výkonové prvky typu IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor – bipolární tranzistory s izolovaným hradlem) zdokonalily tak, že umožňují použít přepínací kmitočet 10kHz a vyšší, aniž by při těchto výkonových úrovních docházelo k neúměrnému snížení účinnosti. Některé sofistikované způsoby řízení a ovládání těchto prvků umožňují navíc dále snížit komutační ztráty na úroveň, která činí beztransformátorové UPS konkurenceschopné vůči klasickým řešením UPS starou technologií, a to i v případě, že se tato konkurenceschopnost poměřuje pouze systémovou energetickou účinností.

Beztransformátorové řešení v porovnání s klasickou konstrukcí UPS

Na obr. 1 jsou schematicky znázorněny základní topologie klasického a beztransformátorového řešení výkonového řetězce UPS. Fázově řízený usměrňovač, i když má nízké ztráty a je nákladově výhodný, produkuje značné harmonické zkreslení vstupního proudu a též snižuje vstupní účiník, což je v mnoha případech nepřípustné a neslučitelné s některými typy motorgenerátorů. Ke snížení celkového nelineárního (harmonického) zkreslení (THD) na hodnotu 5-10% a zvýšení vstupního účiníku (PF) na hodnotu 0,99 jsou zapotřebí velké vstupní tlumivky a filtry harmonických. Tyto prvky zvyšují finanční náklady, celkovou hmotnost i zaujímanou podlahovou plochu. Navíc nejsou schopny udržet nízkou hodnotu THD a vysokou hodnotu PF v širokém rozsahu výkonů. Typicky jsou účinné pouze při zatížení nad 60% maxima. Při nízkém zatížení, zhruba pod 40%, může vstupní účiník nabýt kapacitní charakter a způsobit problémy při napájení z motorgenerátoru. Hodnota účiníku se též mění se vstupním napětím, udává se však obvykle pouze
pro napětí jmenovité.


Obr. 1a: Stará klasická technologie s transformátorem


Obr. 1b: Nová technologie bez transformátoru
Zjednodušené schéma zapojení klasické a nové, beztransformátorová technologie


Jak je znázorněno na obr. 2, nová beztransformátorová technologie s usměrňovačem s IGBT prvky sama o sobě udržuje vysokou hodnotu účiníku (PF) a nízkou hodnotu nelineárního zkreslení (THD) v rozsahu 10 – 100% provozního zatížení.

Technologie je bezproblémově slučitelná s motorgenerátory a nevyžaduje předimenzování motorgenerátoru obecně nutné ve spojení s klasickým řízeným křemíkovým usměrňovačem (SCR). Špičkové vstupní parametry s IGBT usměrňovačem jsou udržovány v celém rozsahu provozních vstupních napětí.


 (Input THD – vstupní nelin. zkreslení. THDin w/o Filter – vst. THD bez filtru, THDin w Filter – vst. THD s filtrem
Power Factor – vstupní účiník. Pfin w/o Filter – vst. účiník bez filtru, Pfin w Filter – vst. účiník s filtrem)
Obr. 2: Typické vstupní charakteristiky klasických řešení UPS
 

Obr. 3: Typické vstupní charakteristiky beztransformátorového řešení UPS

THD (celkové harmonické zkreslení) a beztransformátorová konstrukce UPS
Z hlediska harmonického zkreslení je závažnost jeho hodnoty závislá na konkrétním použití a lokalitě. Např. 10% hodnota harmonické složky zkreslení s nízkým kmitočtem vyvolává mnohem menší napěťové zkreslení, než stejná hodnota harmonické s vysokým kmitočtem. Bez patřičné vstupní filtrace vyvolá rychlá proudová špička (špička s vysokou derivací di/dt) způsobená sepnutím SCR prudký pokles vstupního napětí a interferenci v přilehlých zařízeních. Přitom je pro pokles účiníku pod hodnotu 0,99 vlivem samotného harmonického zkreslení (THD) nutné dosáhnout THD nad 14%. (viz obr. 4).

 Obr. 4: Skutečná hodnota účiníku v závislosti na THD


Typický průběh vstupního proudu řízeného usměrňovače se šesti SCR prvky s hodnotou THD vyšší, nebo rovnou 30% při omezení derivace vstupního proudu di/dt vstupními tlumivkami.
Vysoké hodnoty komutačního kmitočtu použité v beztransformátorových konstrukcích umožňují použít menší filtrační tlumivky a dosáhnout rychlejší odezvy při lepší spojitosti křivky průběhu.

Obr. 5: Typické průběhy na vstupu a výstupu beztransformátorové konstrukce UPS

Výkonový řetězec na obr. 6 ukazuje, jak může být na výstupu bez použití transformátoru vytvořen nulový vodič spolu s fázovými. Zatímco pro online režim činnosti je nutný pouze třífázový vstup o třech vodičích, pro bypass režim nulový vodič nutný je. V klasické topologii se pro vytvoření nulového vodiče na výstupu používá transformátor trojúhelník–hvězda.


(EMI filtering – EMI filtrace (Electromagnetic Interference, Output Neutral – výstupní nulový vodič, Actual Battery Charger Section – současné umístění bloku nabíjení baterie)
Obr. 6: Výkonový řetězec nevyžadující transformátory


Josef Zíka
Eaton Elektrotechnika s.r.o.

Článek je ukázkou sborníku L.P.Elektro č. 60

Pro členy Benefit klubu LPE je k dispozici celé znění sborníku.

 
 

 

Diskutující k tomuto článku

  ... a další (počet diskutujících: 3)
TEXT Z OBLASTÍ SOUVISEJÍCÍ KONTAKT
LPE s.r.o.
Zaslání vizitky
Zobrazit záznam v adresáři


FIREMNÍ TIPY
Umíte odpovědět? Vysvětlete, proč musíme elektrické stroje chladit a co by se stalo, kdybychom je nechladili. Popište rozdíly mezi chlazením vzduchem a chlazením kapalinou. Vysvětlete, jak teplo putuje elektrickým strojem a jak nám tepelný okruh pomáhá toto teplo správně odvést. Co přesně znamená ventilace v kontextu elektrických strojů? Jaký je rozdíl mezi ...
V přednášce na konferenci SOLID Team se Miroslav Záloha ze SUIP zmínil také o nutnosti a významu technické dokumentace při revizích. Přestože jsou běžné argumenty o ztrátě nebo zastarání dokumentace, zdůraznil, že legislativa, vládní nařízení a provozní bezpečnostní předpisy, jasně stanovují povinnost udržování a aktualizace technické dokumentace. Připomněl význam dokumentace pro správné provedení revize. Hlavním bodem bylo, že revizní technik musí nejen ... Více sledujte zde!
Digitalizace nás kromě jiných služeb zasypává také daty. Máme tolik dat, že se v nich často nemůžeme vyznat. O tom, co nám dnes poskytuje digitalizovaná knihovna, hovořím s Petrem Žabičkou z Moravské zemské knihovny. Žijeme v době, kdy nové publikace nevznikají, nejsou žádní autoři odborných článků. Jsme zasypávání krátkými reklamními úryvky a zdroje ke studiu nám zůstávají skryty pod tlustou vrstvou marketingových cílů. Co s tím?
Jaké problémy mohou nastat při tvorbě projektových dokumentací hromosvodu pro rodinné domy? Je časté, že nízká kvalita dokumentace komplikuje práci realizovních firem? Co obvykle chybí v těchto nedostatečných projektech? Jak důležitá je analýza rizik v projektování hromosvodů? Co všechno by měla obsahovat kvalitní technická zpráva? Je pravda, že někteří lidé nevědí, jak by měla správná dokumentace vypadat, a jsou spokojení jen s několika listy papíru? Jaký rozdíl je mezi zkušenými projektanty a těmi, kteří "podvádějí" v projektování? Co všechno zahrnuje dobře vypracovaný projekt hromosvodu a uzemnění?
DALŠÍ FIREMNÍ ODKAZY
Rakouská pobočka OBO BETTERMANN začíná stavět další objekt! S heslem "Růst potřebuje prostor" startuje výstavba nového kancelářského, logistického a školicího centra v Gramatneusiedlu. Tam vzniká budoucí zázemí OBO Austria. Do konce roku bude nová budova OBO přístřeším pro zhruba třicet pracovníků značky. Do budoucna značka OBO zpevní svou dosavadní síť. A jaké je ohlédnutí za českou pobočkou? V květnu 2019 společnost OBO BETTERMANN oslavila na pražském ...
Potřebujete transformátor, ale máte napjatý rozpočet? Co tedy ušetřit a raději se poohlédnout po kvalitně repasovaném kusu? Zajímá-li vás, jak v dnešní nesnadné ekonomické situaci snížit náklady při pořizování těchto druhů zařízení, tak bychom měli jeden tip ...
Terminolog
Týdenní přehled
Přihlašte si pravidelné zasílání týdenního přehledu
Vyhledávání
Hledaný text zadávejte prosím s diakritikou



Panacek
Autor článku
reklama
Tiráž

Neomezený náklad pro česky a slovensky hovořící elektrotechnickou inteligenci.

ISSN 1212-9933