Elektrika.cz - elektrotechnické zpravodajství
Tisknete článek: Bezbateriové záložní zdroje (klik pro návrat)
Stránka byla vytvořena: 29.01.2010
Všechna práva vyhrazena (c)1998-2024 Elektrika.cz
Doslovné ani částečné přebírání tohoto materálu není povoleno bez předchozího písemného (e-mailového) svolení redakce portálu Elektrika.cz.

Bezbateriové záložní zdroje


Bezbateriové záložní zdroje
Záložnímu energocentru se zážehovým či vznětovým motorem nebo i s plynovou turbinou trvá nějaký čas, než je schopno pokrýt důležitou spotřebu. Těch pár počátečních minut se musí pokrýt nějakým jiným zdrojem, schopným okamžité dodávky elektřiny. Bateriové UPS známe, ale co takhle setrvačník?
Komerční sdělení, ze dne: 29.01.2010


I dříve, než došlo k masivnímu uplatnění záložních zdrojů UPS, museli provozovatelé kritických aplikací řešit nepřerušené napájení elektrickou energií.

Jedním z řešení jsou tzv. no-break systémy. Soustrojí je složeno z asynchronního třífázového pohonného elektromotoru, synchronního generátoru, setrvačníku, elektromagnetické spojky a dieselového motoru. Součástí je také ovládací skříň s automatikou a regulací.

Energocentrum je kompletováno a testováno ve výrobním závodě jako celek na společném rámu, a takto transportováno na místo instalace, což klade velké nároky na stěhovací trasu a dopravní (zdvihací) prostředky (délka stroje bývá až 10 metrů plus prostor pro manipulaci a montáž). Pokud je zařízení dodáváno po částech, vyžaduje dlouhou a náročnou instalaci s použitím adjustovací aparatury a kvalifikovaného personálu. Jsou použity elektrické točivé stroje s „klasickou“ konstrukcí na 1500 ot./min. s těžkým magnetickým obvodem a s potřebou instalace výkonné vzduchotechniky. Délka společné osy klade značné nároky na přesnost montáže. Navíc takové velké zařízení se obtížně kapotuje – výsledkem je hlučnost vyšší než u standardního dieselagregátu.

V normálním provozním stavu pohání asynchronní elektromotor generátor, který napájí přes rozvod zajištěného napětí požadované spotřebiče a zařízení. Při výpadku sítě je generátor poháněn krátkodobě energií nastřádanou v roztočeném setrvačníku, startuje dieselmotor a po dosažení nastavených otáček je elektromagnetickou spojkou připojen generátor. Nedochází tak k přerušení napájení. Generátor je regulován budícím proudem pomocí automatiky, která sleduje frekvenci a napětí na výstupu z generátoru.

Robustní a v podstatě nezničitelná konstrukce těchto strojů přináší podstatnou nevýhodu: reakce na změnu zátěže je velmi pomalá a dosahuje až stovek milisekund.

Modernější jsou tzv. dynamické systémy UPS, které se uplatnily zejména na letištích při zabezpečeném napájení osvětlení ranvejí. Řešení obsahuje v jedné skříni standardní bateriový zdroj UPS, rotační napájecí systém ve vertikálním uspořádání a dieselgenerátor.

S nástupem moderních technologií bylo možné tyto stroje „odlehčit“, vybavit elektronikou a vstoupit s nimi do nového tisíciletí. Tato bezbateriová energocentra se na našem trhu objevila v roce 2002, a najdeme je v datacentrech, nemocnicích, dálničních tunelech, průmyslových objektech, akademických institucích i jinde.

Základním kamenem bezbateriového energocentra je elektrický točivý stroj - setrvačník/motorgenerátor, jehož zapojení vzdáleně připomíná zdroj UPS s architekturou line-interactive  s tím rozdílem, že je neustále v motorovém režimu na pracovních otáčkách. Pokud je energetická síť v pořádku, prochází energie ze sítě přímo do zátěže a současně je přes AC/AC měnič napájen setrvačník. Vzhledem k minimalizaci ztrát je rotor uložen ve vakuu a namísto zavěšení v ložiscích levituje v magnetickém poli statoru.

Při výpadku rozvodné sítě přejde setrvačník do generátorického režimu a přes AC/AC měnič napájí zátěž tak dlouho, než dojde k nastartování dieselgenerátoru, sfázování obou napětí a převzetí zátěže dieselgenerátorem. Pak dojde i k opětnému nabití (dosažení  jmenovitých otáček) setrvačníku.

Krátce po uvedení tohoto principu na trh byla vyvinuta i zjednodušená varianta: použití setrvačníku s příslušným měničem jako přímá náhrada olověných baterií. Setrvačník s měničem se pak připojuje přímo na stejnosměrný meziobvod zdroje UPS. Tyto stroje jsou dnes dále rozvíjeny řadou zahraničních výrobců, zvyšují se pracovní otáčky až na 70.000 ot/min-1 , zmenšuje se jejich hmotnost a zvyšuje účinnost. Každý rok je v tomto oboru nějaká technologická novinka, kterou i v České republice uvádí několik dodavatelů.

Bezbateriové zdroje mají optimalizovánu dobu zálohování (runtime) na hodnotu, která garantuje spolehlivý start dieselgenerátoru a jeho schopnost převzít napájení zátěže. Z technologických důvodů totiž není možné zkonstruovat bateriový zdroj UPS s dobou zálohování kratší než 5 minut – přitom je tato časová „rezerva“ vzhledem k funkci energocentra zbytečná.

Jako pesrpektivní se jeví použití i jiných alternativních zdrojů pro nouzovou dodávku elektrické energie. Na veletrzích CEBIT a Hannover Industrie v roce 2008 prezentovalo několik výrobců systémy, které využívají palivové články, solární energii, případně energii větrnou. Kombinací těchto zdrojů s klasickými dieselgenerátory a bateriovými zdroji lze vytvořit „superzdroj“, který můžeme s nadsázkou označit jako „energii pro kterékoli místo na zemi“. Nevýhodou je zatím velmi nepříznivý poměr cena/výkon, a také nízká hodnota výkonu pro zátěž (cca do 30kVA). První ohlasy na českém trhu nebyly příliš pozitivní, nikoli však z důvodů technických, ale kvůli složité ochraně těchto zařízení před vandaly.

Ing. Karel Kuchta

Více informací z oblasti naleznete zde ...

TEXT Z OBLASTÍ
SOUVISEJÍCÍ KONTAKT
LPE s.r.o. - Nad Přehradou 2, Brno - -

Konec tisknuté stránky z portálu Elektrika.cz.