UPS (zasilacz bezprzerwowy)

Co odróżnia UPS od reszty toru rozdziału energii

Wszędzie indziej w rozdzielnicy statek godzi się na to, że zasilanie może zaniknąć na sekundę czy dwie potrzebne, aby wyłącznik zadziałał, a źródło rezerwowe przejęło obciążenie. UPS istnieje właśnie dlatego, że garstka odbiorników nie zniesie nawet tej przerwy: żyrokompas, radar, ECDIS, urządzenia GMDSS oraz układ alarmowo-kontrolny potrzebują ciągłego, filtrowanego zasilania przez każde przełączenie, zanik napięcia i zmianę prądnicy. UPS w trybie online osiąga to, trzymając odbiornik na stałe na falowniku zasilanym z wyprostowanej i buforowanej akumulatorami szyny prądu stałego, tak że zanik sieci nie daje żadnego stanu przejściowego przełączania, inaczej niż UPS czuwający, który wkracza dopiero po wykryciu usterki.

Główne elementy

Prostownik/ładowarka

Przetwarza dopływający prąd przemienny na stały, zasila falownik i utrzymuje naładowanie akumulatora, zwykle dobrana tak, aby robić jedno i drugie jednocześnie bez zaniedbywania akumulatora.

Bateria

Ogniwa kwasowo-ołowiowe szczelne albo, coraz częściej, litowo-żelazowo-fosforanowe, dobrane tak, aby unieść przyłączone obciążenie przez określony czas podtrzymania, zwykle od 30 minut do kilku godzin zależnie od ważności tego, co jest przyłączone.

Falownik

Przetwarza szynę prądu stałego z powrotem na czysty prąd przemienny dla odbiornika, w rozwiązaniu online w sposób ciągły, tak że odbiornik nigdy nie widzi surowego przebiegu sieciowego.

Statyczny wyłącznik obejściowy

Wyłącznik elektroniczny przenoszący odbiornik wprost na sieć w ciągu kilku milisekund, jeżeli sam falownik zawiedzie albo zostanie przeciążony, używany także do wyprowadzenia UPS z obiegu na czas obsługi bez utraty zasilania odbiornika.

Dobór i wymiarowanie

• Moc znamionowa w kVA i kW dopasowana do przyłączonego obciążenia z zapasem na prąd rozruchowy urządzeń z silnikami albo transformatorami
• Czas podtrzymania — jak długo akumulator musi nieść obciążenie, zanim dostępne będzie inne źródło, co na statku zwykle oznacza czas do wejścia prądnicy awaryjnej na sieć
• Liczba osobnych obwodów wyjściowych, ponieważ dla odbiorników nawigacyjnych i łączności często wymaga się rozdzielonego rozdziału z UPS, a nie jednego wspólnego wyjścia
• Chemia akumulatorów, z wyważeniem mniejszej zajętości miejsca i dłuższej żywotności cyklicznej litu wobec niższego kosztu początkowego i prostszej utylizacji ołowiu

Przepisy i klasa

SOLAS rozdz. II-1 wymaga, aby urządzenia nawigacyjne i radiowe pracowały nieprzerwanie w okresie przejściowym zaniku zasilania, co w praktyce spełnia się zasilaniem podtrzymywanym akumulatorami, a urządzenia GMDSS według rozdz. IV muszą być wsparte źródłem zdolnym zasilać je przez określone tam czasy. Przepisy klasy z reguły wymagają udokumentowanej próby czasu podtrzymania przy przeglądzie — rozładowania akumulatora pod obciążeniem w celu potwierdzenia, że nadal osiąga znamionowy czas podtrzymania — zamiast polegania na lampce stanu ładowarki.

Typowe usterki

• Utrata pojemności akumulatora z wiekiem, niewidoczna w odczycie napięcia ładowania buforowego i wychwytywana tylko próbą obciążeniową, przez co statek ma UPS wyglądający na sprawny, lecz niosący obciążenie przez minuty zamiast czasu znamionowego
• Awaria kondensatorów w stopniach prostownika albo falownika po latach w gorącym pomieszczeniu rozdzielnicy, dająca zniekształcone napięcie wyjściowe albo alarmy zakłóceniowe
• Statyczny wyłącznik obejściowy nieprzenoszący obciążenia czysto, przez co rzeczywista usterka falownika wywołuje dokładnie ten zanik napięcia, przed którym UPS miał chronić
• Zaniedbana wentylacja pomieszczenia UPS, skracająca żywotność akumulatorów przez utrzymującą się wysoką temperaturę otoczenia

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Uznanie typu obejmujące konkretne normy nawigacyjne i GMDSS, jakie zabudowa musi spełnić
• Nadzór akumulatorów zgłaszający rzeczywisty stan zdrowia, a nie tylko napięcie ładowania
• Miejscowe wsparcie serwisowe przy wymianie akumulatorów, ponieważ akumulatory są częścią zużywalną o stałym cyklu wymiany, niezależnie od tego, jak dobrze trzyma się reszta urządzenia
• Jasna dokumentacja czasów podtrzymania przy rzeczywistym obciążeniu przyłączonym na jednostce, a nie ogólna wartość z karty katalogowej

Żądaj wyniku próby obciążeniowej, a nie odczytu napięcia buforowego, zanim uznasz, że akumulator UPS nadal osiąga znamionowy czas podtrzymania — bateria może pokazywać całkowicie zdrowe napięcie i mimo to załamać się w kilka minut pod rzeczywistym obciążeniem.