Overzicht van de theorie

Transcriptie

1 Overzicht van de theorie Inhoudsopgave Voeden van gevoelige belastingen... 2 Soorten elektrische storingen...2 Meest voorkomende storingen in elektrische laagspanning...3 UPS'en... 4 De UPS-oplossing...4 UPS-toepassingen...5 Soorten UPS'en... 7 Statische of roterende UPS...7 Soorten statische UPS'en...9 UPS-componenten en werking Componenten van een UPS...16 Hoofdkenmerken van UPS-componenten...19 Overzichtsdiagram voor hoofdkenmerken...24 Werkingsmodi van de UPS...25 UPS-configuraties...26 Technologie UPS'en zonder transformator...28 Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) Elektromagnetische storingen...34 EMC-standaarden en aanbevelingen...35 UPS-standaarden Reikwijdte en naleving van normen...36 Belangrijkste normen waaraan UPS'en onderhevig zijn...36 Energieopslag Mogelijke technologieën...39 Batterijen...39 Vliegwielen...43 Combinatie UPS-/generatorset Gebruik van een generator...46 Combinatie UPS-/generatorset...46 Belasting in overgangstoestand Overzicht van inschakelstroom...48 Harmonischen Harmonischen...49 Gebruikelijke harmonische waarden...51 Niet-lineaire belastingen en PWM-technologie Prestaties voor niet-lineaire belastingen van UPS'en die PWM-gebruiken 54 Vergelijking van verschillende bronnen...57 Chopping met vrije frequenties...58 PFC-gelijkrichter APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 1

2 Voeden van gevoelige belastingen Soorten elektrische storingen Zie WP 18 In theorie wordt elektrische apparatuur door zowel openbare als particuliere stroomdistributiesystemen gevoed met een sinusvormige spanning met een vaste amplitude en frequentie (bijv. 400 volt rms, 50 Hz, op laagspanningssystemen). In werkelijkheid zijn het echter de elektriciteitsbedrijven die de mate van fluctuatie bepalen rond de nominale waarden. In norm EN worden de normale fluctuaties in het laagspanningsvoltage van de stroomtoevoer in Europese distributiesystemen als volgt gedefinieerd: Voltage +10% tot -15% (gemiddelde rms-waarden gedurende intervallen van 10 minuten), waarvan 95% elke week in het +10%-bereik moet liggen. Frequentie +4 tot 6% gedurende één jaar met ±1% gedurende 99,5% van de tijd (synchrone verbindingen in een onderling verbonden systeem). Afgezien van de zojuist genoemde fluctuaties, is het ook nog zo dat de sinusgolf van de spanning in de praktijk altijd in een bepaalde mate wordt vervormd door allerlei storingen die zich in het systeem voordoen. Zie White Paper WP 18 The Seven Types of Power Problems Oorzaken van storingen Netstroom Netstroom kan door de volgende verschijnselen worden verstoord of zelfs afgesneden: Atmosferische verschijnselen beïnvloeden hooggeplaatste lijnen en ondergrondse kabels: - bliksem kan leiden tot een plotselinge spanningspiek in het systeem, - ijs kan zich ophopen op hooggeplaatste lijnen waardoor deze kunnen breken, Ongelukken: - een tak die op een lijn valt, wat kortsluiting of een kabelbreuk tot gevolg kan hebben, - het doorsnijden van een kabel, bijvoorbeeld tijdens graafwerkzaamheden of andere bouwactiviteiten, - een storing in het netstroomsysteem, Onbalans van de fase, Het omschakelen van beveiligings- of controleapparaten in het netstroomsysteem, voor het verlagen van de belasting of onderhoudsdoeleinden. Gebruikersapparatuur Sommige apparatuur kan het netstroomsysteem verstoren, zoals: Industriële apparatuur: - motoren, die bij het opstarten netspanningsvallen kunnen veroorzaken door inschakelstroom, - apparatuur zoals vlamboogovens en lasmachines, die netspanningsvallen en hoogfrequente interferentie kan veroorzaken, Vermogenselektronische apparatuur (omschakelende voeding, aandrijvingen met variabele snelheid, elektronische ballast, enz.), die vaak harmonischen veroorzaakt, Faciliteiten in gebouwen zoals liften, die een piek geven in de inschakelstroom, of tl-verlichting, die harmonischen kan voortbrengen. Soorten storingen Storingen die het resultaat zijn van de hierboven genoemde oorzaken worden in de volgende tabel genoemd, overeenkomstig de definities in norm EN en ANSI APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 2

3 Voeden van gevoelige belastingen (vervolg) Storingen Kenmerken Hoofdoorzaken Belangrijkste gevolgen Stroomuitval Stroomonderbrekingen Uitval Variaties in de spanning Spanningsvallen Overspanning Onderspanning Spanningspiek Totaal ontbreken van spanning 10 ms. Totaal ontbreken van spanning gedurende meer dan één periode: - korte uitval: 3 minuten (70% van de gevallen duurt korter dan 1 s) - langdurige uitval: > 3 minuten Verlaging van de rms-waarde van spanning tot minder dan 90% van de nominale waarde (maar meer dan 0%), met terugkeer naar een waarde van meer dan 90% binnen 10 ms tot 1 minuut. Tijdelijke toename van meer dan 10% boven de nominale spanning, gedurende 10 ms tot enkele seconden. Spanningsval gedurende enkele minuten tot dagen. Plotselinge, grote stijging van de spanning (bijv. 6 kv). Atmosferische omstandigheden, omschakelingen, storingen, werkzaamheden aan het netstroomsysteem. Atmosferische omstandigheden, omschakelingen, storingen, incidenten, kabelbreuk, werkzaamheden aan het netstroomsysteem. Atmosferische verschijnselen, fluctuerende belastingen, kortsluiting in een naastgelegen circuit. - Kwaliteit van generatoren en transmissiesystemen bij elektriciteitsbedrijven. - Interactie tussen generatoren en fluctuerende belastingen in het netstroomsysteem. - Het netstroomsysteem inschakelen. - Stoppen van belastingen met hoog vermogen (bijv. motoren, condensatorbanken). Piek in verbruik, wanneer het elektriciteitsbedrijf niet aan de vraag kan voldoen en het voltage moet verlagen om de stroom te begrenzen. Nabije bliksemschichten, statische ontladingen. Gebrekkige werking en gegevensverlies (computersystemen) of onderbroken productie (continuprocessen). Afhankelijk van de duur, uitschakeling van machines en risico's voor mensen (bijv. liften), gegevensverlies (computersystemen) of onderbroken productie (continuprocessen). Uitschakeling van machines, defecten, schade aan apparatuur en gegevensverlies. - Voor computersystemen: beschadiging van gegevens, verwerkingsfouten, uitschakeling van het systeem, drukspanning op onderdelen. - Toename van de temperatuur en voortijdige slijtage van apparatuur. Uitschakeling van computersystemen. Beschadiging of verlies van gegevens. Toename van de temperatuur. Voortijdige veroudering van de apparatuur. Verwerkingsfouten, beschadiging van gegevens, uitschakeling van systemen. Schade aan computers, elektronische kaarten. Onbalans van de spanning (in driefasige systemen) Variaties in frequentie Frequentiefluctuaties Flikkeringen Overige storingen HF-overgangen Omstandigheid waarin de rmswaarde van de fasevoltages of de onbalans tussen fases niet gelijk is. Instabiliteit van de frequentie. Meestal +5%, - 6% (gemiddelde voor intervallen van tien seconden). Flikkeringen in verlichtingssystemen vanwege een scherpe daling in spanning en frequentie (< 35 Hz). Plotselinge, grote en zeer korte stijging van de spanning. Vergelijkbaar met een spanningspiek. - Inductiefornuizen. - Onevenwichtige enkelfasige belastingen. - Regeling van generatoren. - Afwijkende werking van generatoren. - Instabiele frequentiebron. Lasapparaten, motoren, vlamboogovens, röntgenapparaten, laserapparatuur, condensatorbanken. Atmosferische verschijnselen (onweer) en omschakelingen. - Toename van de temperatuur. - Uitschakeling van een fase. Deze variaties overschrijden de toleranties van bepaalde instrumenten en computerhardware (vaak ± 1%), wat tot verlies of beschadiging van gegevens kan leiden. Fysiologische storingen. Vernietiging van apparatuur, versnelde slijtage, defect raken van componenten of isolatoren. Korte duur < 1 µs Amplitude < 1 tot 2 kv bij frequenties van enkele tientallen MHz. Gemiddelde duur > 1 µs en 100 µs Piekwaarde 8 tot 10 keer hoger dan de nominale waarde tot enkele MHz. Lange duur > 100 µs Piekwaarde 5 tot 6 keer hoger dan Starten van kleine, inductieve belastingen, herhaaldelijk openen en sluiten van laagspanningsrelais en -contactgevers. Storingen (onweer) of hoogspanningsomschakeling die via elektromagnetische koppeling wordt doorgegeven aan de laagspanning. Stoppen van inductieve belastingen of APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 3

4 Voeden van gevoelige belastingen (vervolg) Harmonische vervorming Elektromagnetische compatibiliteit (EMC) de nominale waarde tot enkele honderden MHz. Vervorming van de stroom en spanningssinusgolven ten gevolge van de harmonische spanningen die door niet-lineaire belastingen worden opgenomen. Het effect van harmonischen boven de 25e orde is te verwaarlozen. Elektromagnetisch of elektrostatisch geleide of uitgestraalde storingen. Het doel is te zorgen voor lage emissies en een hoog niveau van immuniteit. hoogspanningsstoringen die via elektromagnetische koppeling worden doorgegeven aan het laagspanningssysteem. Elektrische machines met een magnetische kern (motoren, onbelaste transformatoren, enz.), omschakelende stroomvoeding, vlamboogovens, aandrijvingen met variabele snelheid. Omschakelen van elektronische componenten (transistors, thyristors, dioden), elektrostatische ontladingen. Extra grote apparatuur, temperatuurstijging, resonantieverschijnselen bij condensatoren, vernietiging van apparatuur (transformatoren). Defecten aan gevoelige elektronische apparaten. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 4

5 UPS'en De UPS-oplossing Hedendaagse economische activiteiten worden steeds meer afhankelijk van digitale technologieën die uitermate gevoelig zijn voor elektrische storingen. Vele toepassingen hebben hierdoor een reservevoorraad stroom nodig om ze te beveiligen tegen het risico van storingen in de netstroom: Industriële processen en bijbehorende controle-/bewakingssystemen - risico van productieverlies, Vliegvelden en ziekenhuizen - risico's voor de veiligheid van mensen, ICT-technologie die gerelateerd is aan het internet - risico van crashen tijdens informatieverwerking met zeer hoge downtimekosten per uur. Dit ten gevolge van onderbrekingen in de uitwisseling van essentiële gegevens, die benodigd zijn door wereldwijde bedrijven. UPS'en Een UPS (uninterruptible power system; ononderbroken voedingssysteem) wordt gebruikt om gevoelige toepassingen gegarandeerd van stroom te voorzien. Een UPS is een elektrisch apparaat dat tussen de netvoeding en de gevoelige belastingen wordt geplaatst en voltage levert met: Hoge kwaliteit: de uitgangssinusgolf is vrij van storingen in de netvoeding en blijft binnen strikte amplitude- en frequentietoleranties, Hoge beschikbaarheid: de voortdurende voorziening van spanning, binnen de gespecificeerde toleranties, wordt gegarandeerd door een reservestroomvoorziening. De reservevoorziening is meestal een batterij die, indien nodig, zonder stroomonderbreking de netstroom vervangt en de reservetijd levert die de toepassing nodig heeft. Deze kenmerken zorgen ervoor dat UPS'en de ideale stroomvoorziening zijn voor alle gevoelige toepassingen, omdat ze de kwaliteit en beschikbaarheid van stroom garanderen, ongeacht de staat van de netstroom. Componenten van een UPS De hoofdcomponenten van een UPS worden hieronder beschreven. Gelijkrichter/oplader Neemt netvoeding op en produceert een gelijkstroom waarmee de inverter wordt gevoed en de batterij (opnieuw) wordt geladen. Inverter Deze zorgt ervoor dat een uitgangssinusgolf met een spanning van hoge kwaliteit volledig wordt geregenereerd: Zonder alle storingen van de netvoeding, vooral stroomonderbrekingen, Binnen toleranties die compatibel zijn met de vereisten van gevoelige elektronische apparaten (bijv. toleranties in amplitude ± 0,5% en frequentie ± 1%, vergeleken bij ± 10% en ± 5% bij netstroomsystemen, die corresponderen met verbeteringsfactoren van respectievelijk 20 en 5. Opmerking. Met de term inverter wordt soms een UPS bedoeld, terwijl dit in werkelijkheid slechts een onderdeel van een UPS is. Batterij De batterij biedt voldoende reservetijd voor de bedrijfsmodus (6 minuten tot een aantal uren) door de netstroom naar behoefte te vervangen. Statische bypass De statische bypass zorgt voor een overdracht zonder onderbreking van de belasting van de inverter naar rechtstreekse netstroom en terug. Overdracht zonder onderbreking komt tot stand via een apparaat dat SCR's (soms een statische schakelaar genoemd) implementeert. De statische bypass maakt het mogelijk de belasting te blijven voeden, zelfs als zich een interne storing voordoet of tijdens onderhoud aan de gelijkrichter/oplader- en invertermodules. Via bypass kunnen overdrachten ook de volledige stroom benutten die stroomopwaarts beschikbaar is in het geval van overbelastingen (bijv. kortsluiting) die de capaciteit van de UPS overschrijden. Tijdens de modus van de statische bypass, wordt de belasting rechtstreeks via de netstroom gevoed en is deze dus niet langer beschermd (bedrijf in gereduceerde modus). Onderhoudsbypass APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 5

6 UPS'en Deze bypass kan worden gebruikt om de belasting rechtstreeks van netstroom te voorzien, zonder gebruikmaking van de inverter of de statische schakelaar. De overdracht naar de onderhoudsbypass wordt door de gebruiker geïnitieerd met behulp van schakelaars. Door de benodigde schakelaars te activeren, worden de statische bypass en inverter geïsoleerd voor onderhoud, terwijl de belasting in gereduceerde modus wordt gevoed. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 6

7 UPS'en (vervolg) HV system HV/LV transformer Normal utility power (disturbances and system tolerances) Non-sensitive loads UPS Rectifier/ charger Battery Inverter Static bypass Maintenance bypass Sensitive loads Reliable power (no disturbances, within strict tolerances and available due to battery backup power) Fig De UPS-oplossing. UPS-toepassingen UPS'en worden voor zeer uiteenlopende toepassingen gebruikt die stroom vereisen die te allen tijde beschikbaar moet zijn, en niet gevoelig is voor storingen in het netstroomsysteem. In onderstaande tabel wordt een aantal toepassingen genoemd. Voor elke toepassing wordt de gevoeligheid voor storingen aangegeven en het type UPS dat geschikt is voor beveiliging van de toepassing. De toepassingen waarvoor dit installatietype benodigd is, zijn: Computersystemen, Telecommunicatie, Industrie en instrumenten, Overige toepassingen. De vereiste UPS-typologieën worden beschreven op pagina 9, "Soorten statische UPS'en". Ze omvatten statische UPS'en waarin de volgende typologieën zijn geïmplementeerd: Passieve stand-by, Interactie met het distributiesysteem, Dubbele conversie. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 7

8 UPS'en (vervolg) UPS-toepassingen Toepassing Beveiligde apparaten Beveiliging benodigd tegen UPS-type Stroomond Uitval Variaties in Variaties in Overige (zie p. 8) erbrekinge n de spanning frequentie Computersystemen Datacenters Bedrijfsnetwerken Kleine netwerken en servers - Grote sleuven voor op racks bevestigde servers - Internet-datacenters - Computersets met terminals en randapparatuur (magneetbandeenheden, schijfstations, enz.) - Netwerken die bestaan uit pc's of werkstations, servernetwerken (WAN, LAN) Zelfstandige computers - pc's, werkstations - Randapparatuur: printers, plotters, voic Telecommunicatie Telecommunicatie - Digitale PABX-telefooncentrales Industrie en instrumenten Industriële processen - Procescontrole - PLC's - Numerieke controlesystemen - Controlesystemen - Robotbesturings-/bewakingssystemen - Automatische machines Medische omgeving en - Instrumentatie laboratoria - Scanners (60 Hz) Industriële apparatuur - Gereedschapswerktuigen - Lasrobots - Plastic-injectiepersen - Nauwkeurig afgestemde apparaten (textiel, papier, enz.) - Verwarmingsapparatuur voor fabrikanten van halfgeleiders, glas, pure materialen Verlichtingssystemen - Openbare gebouwen (liften, veiligheidsuitrusting) - Tunnels - Verlichting van de startbaan op vliegvelden Overige toepassingen Speciale frequenties * lage gevoeligheid voor storingen. ***** hoge gevoeligheid voor storingen. ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** ***** **** **** *** *** ** ** ** * * ** ***** ***** ***** ***** ***** *** ***** *** *** **** **** ***** **** **** *** *** **** *** *** *** ** **** *** *** ** Dubbele conversie Dubbele conversie Interactie met het distributiesysteem Passieve stand-by Dubbele conversie Dubbele conversie Dubbele conversie Dubbele conversie Dubbele conversie Interactie met het distributiesysteem - Frequentieconversie - Voeding voor luchtvaartuigen (400 Hz) **** **** **** ***** *** Dubbele conversie APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 8

9 Soorten UPS'en Statische of roterende UPS Zie WP 92 Statische of roterende UPS-oplossingen Er zijn twee soorten UPS (fig. 5.2 en details in White Paper WP 92 - "Comparison of Static and Rotary UPS"), die van elkaar verschillen in de wijze waarop de functie van de UPS-inverter wordt geïmplementeerd. Statische oplossing Deze UPS'en maken alleen gebruik van elektronische componenten om de inverterfunctie uit te voeren. Er wordt een "statische-inverterfunctie" verkregen. Roterende oplossing Deze UPS'en maken alleen gebruik van roterende machines om de inverterfunctie uit te voeren. Er wordt een "roterende-inverterfunctie" verkregen. In deze UPS'en worden in feite een motor en generator gecombineerd met een zeer versimpelde statische inverter. De inverter filtert netvoedingsstoringen uit en regelt alleen de frequentie van zijn uitgangsvoltage (meestal in de vorm van een "blokgolf"), die een gereguleerde motor-/generatorset voedt. Deze set wordt soms met een vliegwiel gecombineerd. De motor-/generatorset wekt een uitgangsvoltagesinusgolf op, waarbij de uitgangsfrequentie van de inverter als referentie wordt genomen. Fig Statische en roterende UPS'en. Vergelijking Roterende oplossing De volgende argumenten worden dikwijls ten gunste van deze oplossing aangevoerd: Hoge kortsluitstroom van de generator in de orde van 10 In (tien keer de nominale spanning) die het instellen van beveiligingsapparaten eenvoudiger maakt, 150% overbelastingscapaciteit (van de nominale spannning) gedurende een langere periode (twee minuten in plaats van één), Stroomafwaartse installatie die galvanisch is geïsoleerd van de stroomopwaartse wisselstroombron dankzij de motor-/generatorset, Interne impedantie biedt hoge tolerantie voor de niet-lineaire belastingen die veelvuldig worden aangetroffen met de door computersystemen gebruikte omschakelende voeding. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 9

10 Soorten UPS'en (vervolg) Statische oplossing Vergeleken met de voordelen van roterende oplossingen De statische UPS'en van APC by Schneider Electric bieden onderstaande voordelen. Gebruik in stroombegrenzingsmodus (bijv. tot 2,33 In voor MGE Galaxy 5000) met gegarandeerde selectiviteit voor circuits berekend tot In/2. Deze voorzieningen, die in de praktijk meer dan voldoende blijken, kunnen de nadelen van roterende systemen voorkomen: - oververhitting van kabels, - de effecten van een overmatige kortsluitstroom en de corresponderende spanningsval voor gevoelige apparaten, in de tijd die door beveiligingsapparatuur wordt gebruikt om de storing te verhelpen. 150% overbelastingcapaciteit (van de nominale spanning) gedurende een minuut. De overbelastingcapaciteit van twee minuten heeft geen praktisch nut, aangezien de meeste overbelastingen zeer kortstondig zijn (minder dan een seconde, bijv. inschakelstroom van motoren, transformatoren en vermogenselektronica). Galvanische isolatie, indien vereist, door middel van een isolerende transformator. Dubbele-conversiemodus die de belasting volledig isoleert van netvoeding en de uitgangsspanning regenereert met nauwkeurige afstemming van de voltageamplitude en de frequentie. Zeer lage interne impedantie voor betere prestaties met niet-lineaire belastingen door het gebruik van vermogenstransistortechnologieën. Andere voordelen Statische oplossingen bieden ook nog vele andere voordelen, dankzij de vermogenstransistortechnologie gecombineerd met een PWM (pulsbreedtemodulatie) -choppertechniek. Vereenvoudigd totaalontwerp, met minder onderdelen en aansluitingen en minder mogelijke oorzaken van storing. In staat om direct te reageren op fluctuaties in netstroomamplitude en -frequentie door middel van microprocessor-omschakelregeling op basis van digitalesampletechnieken. De voltageamplitude gaat in minder dan 10 milliseconden terug naar gereguleerde omstandigheden (± 0,5% of ± 1%, afhankelijk van het model) voor belastingsstapwijzigingen tot 100%. Binnen de aangegeven tijdsinterval produceert een dergelijke wijziging in de belastingsstap een variatie in de belastingsspanning van minder dan bijvoorbeeld ± 2% voor MGE Galaxy PW en Galaxy Hoge, constante efficiency ongeacht de percentage belasting, wat een groot voordeel is voor redundante UPS-eenheden met belastingen met laag percentage. Een statische UPS-eenheid met een belasting van 50% behoudt een hoge efficiency (94%), terwijl de efficiency van een roterende UPS naar het 88-90%-bereik daalt (gebruikelijke waarde), wat een direct effect heeft op de bedrijfskosten. Redundante configuraties zorgen voor een hoge beschikbaarheid in het kader van superbetrouwbare voedingssystemen (bijv. voor datacenters). Mogelijke integratie in redundante architecturen met afzonderlijke functies die het onderhoud vergemakkelijken door onderdelen van de installatie te isoleren. In roterende systemen zijn de UPS, de reservevoeding en de generator in één enkele component met elkaar geïntegreerd, waardoor de functies niet kunnen worden gescheiden. Geen enkelvoudige storingspunten. Roterende systemen met een ingebouwd vliegwiel zijn afhankelijk van de capaciteit van de motor om snel te kunnen starten (meestal in minder dan 12 seconden). Dit betekent dat de motor in perfecte conditie moet zijn en deugdelijk moet worden onderhouden. Indien de motor niet start, is er geen tijd om de kritische belastingen op een geordende wijze uit te schakelen. Overweeg ook de volgende niet onbelangrijke voordelen: kleinere afmetingen en lager gewicht, geen slijtage aan roterende onderdelen, waardoor het onderhoud eenvoudiger en sneller is. Zo zijn voor roterende systemen controles van de uitlijning van de roterende onderdelen vereist. Daarnaast is de vervanging van de lagers na 2 tot 6 jaar een grote operatie (apparatuur optillen, verwarmen en afkoelen van de lagers tijdens het vervangen). Conclusie De hierboven beschreven voordelen verklaren waarom statische UPS'en het populairst zijn, in het bijzonder voor toepassingen met hoog vermogen. In het vervolg wordt met de term uninterruptible power supply (UPS) de statische oplossing bedoeld. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 10

11 Soorten UPS'en (vervolg) Soorten statische UPS'en Standaarden UPS'en Vanwege de enorme toename van het aantal gevoelige ladingen, omvat de term "UPS" thans apparaten die variëren van een paar honderd VA voor desktopcomputers tot meerdere MVA voor datacenters en telecommunicatiewebsites. Tegelijkertijd zijn verschillende typologieën ontwikkeld. De namen waarmee de producten op de markt worden aangeduid zijn niet altijd even duidelijk (of zelfs misleidend) voor de eindgebruiker. Daarom heeft de IEC (Internationale Elektrotechnische Commissie) normen in het leven geroepen waaraan de soorten UPS'en en de technieken voor het meten van hun prestaties onderworpen zijn. Deze criteria zijn overgenomen door Cenelec (Europees Comité voor elektrotechnische normalisatie). In norm IEC en het Europese equivalent EN worden drie standaard-ups-typen (topologieën) en hun prestatieniveau beschreven. De UPS-technologieën omvatten: Passieve stand-by, Line-interactive, Dubbele conversie. Wisselstroom-ingangsvoeding Deze definities betreffen de stroombron voor het gebruik van de UPS, met inbegrip van het distributiesysteem stroomopwaarts van de UPS. In de normen worden de volgende termen gedefinieerd: Primaire voeding: stroom die normaal gesproken continu beschikbaar is en geleverd wordt door een elektriciteitsbedrijf, maar die soms ook door de gebruiker zelf wordt opgewekt, Stand-byvoeding: stroom die bedoeld is als vervanging van de primaire voeding in het geval van een primaire-stroomstoring, Een UPS beschikt over een of twee ingangen: Normale wisselstroomingang (of Netvoeding 1), geleverd door primaire stroom, Wisselstroom-bypassingang (of Netvoeding 2), geleverd door stand-byvoeding (meestal via een afzonderlijke kabel van hetzelfde MLVS (Main Low-Voltage Switchboard). UPS in passieve stand-bymodus De UPS is parallel aan de voeding geïnstalleerd en fungeert als reservevoeding. De batterij wordt geladen door een oplader die onafhankelijk is van de inverter. Werkingsprincipe Normale modus - De inverter werkt in de passieve stand-bymodus. - De belasting wordt gevoed door de netvoeding via een filter dat bepaalde storingen elimineert en de spanning in bepaalde mate regelt. - In de normen wordt dit filter niet vermeld; er wordt eenvoudigweg gesproken over een "UPS-schakelaar". Er wordt ook aangegeven dat "er extra apparaten ingebouwd kunnen zijn om de stroom te conditioneren, bijv. een ferroresonante transformator of automatische vermogenstransformator". Batterijreservemodus - Wanneer de wisselstroomspanning zich buiten de gespecificeerde toleranties bevindt voor de UPS, of de netstroom wordt onderbroken, nemen de inverter en de batterij het over, zodat na een zeer korte overdrachtstijd (meestal minder dan 10 ms) een continue stroomtoevoer naar de belasting plaatsvindt. In de normen wordt geen tijd vermeld, maar ze geven wel aan dat "de lading direct naar de inverter [wordt] overgebracht of via de UPS-schakelaar (die elektronisch of elektromechanisch kan zijn)". - De UPS blijf op batterijstroom werken tot het einde van de batterijreservetijd of totdat de netstroom weer normaal functioneert, wat een overdracht van de belasting terug naar de wisselstroomingang oproept (normale modus). APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 11

12 Soorten UPS'en (vervolg) Fig UPS in passieve stand-bymodus. Voordelen Simpel diagram. Minder kosten. Nadelen Geen werkelijke isolatie van de belasting ten opzichte van het stroomopwaartse distributiesysteem. Overdrachttijd. Werkt zonder een echte statische schakelaar. Er is dus een bepaalde tijd vereist om de belasting aan de inverter over te dragen. Deze tijd is acceptabel voor bepaalde individuele toepassingen, maar niet compatibel met de prestaties die vereist zijn voor meer verfijnde, gevoelige systemen (grote computercentra, telefooncentrales, enz.). Geen regeling van de uitgangsfrequentie, die gewoon hetzelfde is als die van de netstroom. Gebruik Deze configuratie is eigenlijk een compromis tussen een acceptabel beveiligingsniveau tegen storingen en hoge kosten. Praktisch gezien betekenen de genoemde nadelen dat dit type UPS alleen kan worden gebruikt voor laag nominaal vermogen (< 2 kva) en niet kan worden ingezet als frequentieomzetter. UPS in line-interactive modus De inverter is parallel verbonden met de wisselstroomingang in een standbyconfiguratie en laadt tevens de batterij op. Er vindt dus interactie plaats (reversibele bedrijfsmodus) met de ingangsbron van wisselstroom. Werkingsprincipe Normale modus De belasting wordt gevoed met geconditioneerde stroom via een parallelle verbinding van de wisselstroom en de inverter. Zolang de netstroom binnen de toleranties blijft, worden fluctuaties in het ingangsvoltage door de inverter gereguleerd. In het andere geval (reversibele bedrijfsmodus) wordt de batterij geladen. De uitgangsfrequentie hangt af van de frequentie van de wisselstroom. Batterijreservemodus - Wanneer de ingangsspanning van de wisselstroom zich buiten de gespecificeerde toleranties bevindt voor de UPS, of de netstroom wordt onderbroken, nemen de inverter en de batterij het over, zodat een continue stroomtoevoer naar de belasting plaatsvindt. De stroomschakelaar (bijv. statische schakelaar) schakelt ook de wisselstroomingang uit om te voorkomen dat stroom uit de inverter zich stroomopwaarts beweegt. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 12

13 Soorten UPS'en (vervolg) - De UPS blijf op batterijstroom werken tot het einde van de batterijreservetijd of totdat de netstroom weer normaal functioneert, wat een overdracht van de belasting terug naar de wisselstroomingang oproept (normale modus). APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 13

14 Soorten UPS'en (vervolg) Bbypassmodus Deze UPS-soort kan uitgerust zijn met een bypass. Als een van de UPS-functies uitvalt, kan de belasting worden overgedragen aan de bypass-wisselstroomingang via de onderhoudsbypass. Fig UPS in line-interactive modus. Voordelen De kosten kunnen lager zijn dan die voor een UPS met dubbele conversie met eenzelfde nominaal vermogen, omdat de inverter niet continu in bedrijf is. Nadelen Geen werkelijke isolatie van de belasting ten opzichte van het stroomopwaartse distributiesysteem en daardoor: - gevoelig voor variaties in de netspanning en veelvuldig gebruik van de inverter, - invloed van stroomafwaartse, niet-lineaire belastingen op de stroomopwaartse ingangsspanning. Geen regeling van de uitgangsfrequentie, die gewoon hetzelfde is als die van de netstroom. Matige conditionering van de uitgangsspanning, omdat de inverter niet in series wordt geïnstalleerd met de wisselstroomingang. In de norm wordt gesproken over "geconditioneerde stroom" gegeven de parallelle verbinding van de wisselstroomingang en de inverter. Conditionering wordt echter beperkt door de gevoeligheid voor stroomop- en afwaartse fluctuaties in de spanning en de reversibele bedrijfsmodus van de inverter. Efficiency is afhankelijk van: - de soort belasting. Bij niet-lineaire belastingen bevat de opgenomen spanning harmonischen die de grondfrequentie veranderen. De harmonische spanningen worden gevoed door de reversibele inverter die het voltage regelt en daardoor wordt de efficiency beduidend lager. - het percentage belasting. De stroom die vereist is voor het laden van de batterij neemt steeds meer toe naarmate de percentage belasting vermindert. Vanwege het ontbreken van een statische bypass, komt er een enkelvoudig storingspunt voor, d.w.z. bij storingen wordt de UPS uitgeschakeld. Gebruik Deze configuratie is niet geschikt voor regulering van gevoelige belastingen in het middelhoge tot hoge vermogensbereik omdat regeling van frequenties niet mogelijk is. Om deze reden wordt de configuratie nagenoeg altijd gebruikt voor laag vermogen. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 14

15 Soorten UPS'en (vervolg) UPS'en met dubbele conversie De inverter wordt in series tussen de wisselstroomingang en de toepassing verbonden. De aan de belasting geleverde voeding blijft continu door de inverter stromen. Werkingsprincipe Normale modus Tijdens normaal bedrijf passeert alle aan de belasting geleverde stroom door de gelijkrichter/oplader en inverter die samen een dubbele conversie uitvoeren (AC-DC- AC), vandaar de benaming. Het voltage wordt voortdurend geregenereerd en geregeld. Batterijreservemodus - Wanneer de ingangsspanning van de wisselstroom zich buiten de gespecificeerde toleranties bevindt voor de UPS, of de netstroom wordt onderbroken, nemen de inverter en de batterij het over, zodat een continue stroomtoevoer naar de belasting plaatsvindt. - De UPS blijf op batterijstroom werken tot het einde van de batterijreservetijd of totdat de netstroom weer normaal functioneert, wat een overdracht van de belasting terug naar de wisselstroomingang oproept (normale modus). Bypassmodus Deze UPS-soort omvat een statische bypass (soms een statische schakelaar genoemd) die zorgt voor een overdracht zonder onderbreking van de belasting van de inverter naar de netstroom en terug. In de volgende gevallen wordt de belasting overgebracht naar de statische bypass: - UPS-storing, - overgangen van belasting naar spanning (inschakelstroom of uitvalstroom), - overbelastingen, - eind van de batterijreservetijd. De aanwezigheid van een statische bypass geeft aan dat de ingangs- en uitgangsfrequenties gelijk zijn. Dit betekent dat de UPS niet als frequentieomzetter kan worden gebruikt. Als de voltageniveaus niet gelijk zijn aan elkaar, is een bypasstransformator vereist. De UPS is gesynchroniseerd met de wisselstroomingang van de bypass voor gegarandeerde overdrachten zonder onderbreking van de inverter naar de bypasslijn. Opmerking. Een andere bypassleiding, vaak de onderhoudsbypass genoemd, is beschikbaar voor onderhoudsdoeleinden. Deze wordt met een handmatige schakelaar gesloten. Fig UPS'en met dubbele conversie. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 15

16 Soorten UPS'en (vervolg) Voordelen Volledige regeneratie van de uitgangsstroom, ongeacht of deze afkomstig is van de netvoeding of de batterij. Belasting is compleet geïsoleerd van het distributiesysteem en zijn storingen. Zeer ruim bereik van de ingangsspanning, maar een nauwkeurige regeling van de uitgangsspanning. Onafhankelijkheid van de ingangs- en uitgangsfrequenties, waardoor de uitgangsfrequentie binnen strenge toleranties ligt. Vermogen om als frequentieomzetter te fungeren (indien dit is gepland), door de statische schakelaar uit te schakelen. Veel hogere prestatieniveaus bij stationaire en overgangstoestanden. Onmiddellijke overgang naar batterijreservemodus als de netstroom uitvalt. Overdracht zonder onderbreking naar een bypassleiding (bypassmodus). Handmatige bypass (veelal standaard) ten behoeve van onderhoud. Nadelen Hogere prijs, maar deze wordt gecompenseerd door de vele voordelen. Gebruik Deze configuratie is het meest compleet wat betreft beveiliging van de belasting, regelmogelijkheden en prestatieniveaus. Hij zorgt met name voor onafhankelijkheid van de uitgangsspanning en -frequentie ten opzichte van de ingangsspanning en - frequentie. De vele voordelen maken dat het nagenoeg de enige configuratie is die wordt gebruikt voor middelhoge en hoge vermogens (vanaf 10 kva). Conclusie UPS'en met dubbele conversie vertegenwoordigen het merendeel van de systemen met middelhoog tot hoog vermogen dat wordt verkocht (95% beginnend vanaf enkele kva en 98% voor 10 kva en hoger). Dit is te danken aan de vele sterke punten waarmee ze tegemoetkomen aan de behoeften van gevoelige belastingen op dit vermogensniveau, en grotendeels het resultaat van de in series met de wisselstroom verbonden inverter. Bovendien hebben ze zeer weinig zwakke punten, afgezien van de hoge kosten die nu eenmaal verbonden zijn aan het kunnen beschikken over prestaties die vaak onmisbaar zijn gegeven de kritische aard van de beveiligde belastingen. Een ander zwak punt zijn de iets hogere energieverliezen (een paar procent). In de vermogensklassen die we hier bedoelen, spelen de andere technologieën slechts een marginale rol, ondanks dat de kosten duidelijk lager liggen. Ze hebben de hieronder genoemde nadelen. Geen spanningsregeling voor UPS'en in de passieve stand-bymodus Geen frequentieregeling voor UPS'en in de passieve stand-bymodus en UPS'en in line-interactivemodus. Matige isolatie (vaak een spanningsbeveiliging) van de wisselstroomingang door de parallelle configuratie van de inverter. Conclusie Voor de lagere vermogens (< 2 kva) is er weinig verschil tussen de drie standaardtechnologieën. Welke van de drie typologieën wordt gekozen, wordt uiteindelijk bepaald door de kosteneffectiviteit van de beveiligingsfuncties in verhouding tot de door de belastingen gestelde eisen en de risico's (voor mensen, productie, enz.). Voor hogere vermogens worden bijna alleen UPS'en met dubbele conversie gebruikt. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 16

17 Soorten UPS'en (vervolg) UPS'en met delta onlineconversie Dit UPS-ontwerp, dat wordt geïllustreerd in Figuur 5.6, is een wat recentere, 10 jaar oude technologie die geïntroduceerd is om de nadelen van het ontwerp met dubbele onlineconversie te ondervangen en is verkrijgbaar in formaten van 5 kva tot 1,6 MW. Net zoals bij het ontwerp met dubbele onlineconversie, is het bij de UPS met delta onlineconversie altijd de inverter die de belasting voedt. De extra deltaomzetter draagt echter ook bij aan het voeden van de inverteruitgang. Wanneer de wisselstroom uitvalt of als er storingen zijn, vertoont dit ontwerp hetzelfde gedrag als de modellen met dubbele onlineconversie STATIC BYPASS SWITCH DELTA TRANSFORMER AC DC DELTA CONVERTER AC DC MAIN INVERTER Figuur 5.6: UPS met delta onlineconversie BATTERY Een gemakkelijke manier om inzicht te krijgen in de energie-efficiency van de deltaconversietopologie is stil te staan bij de energie die vereist is om een pakket van de 4e naar de 5e verdieping van een gebouw te brengen, zoals geïllustreerd in Figuur 5.7. De deltaconversietechnologie bespaart energie doordat het pakket alleen hoeft te worden gedragen over het verschil (de delta) tussen begin- en eindpunt. De UPS met dubbele onlineconversie converteert de stroom naar de batterij en weer terug, terwijl de deltaomzetter componenten van de stroom van ingang naar uitgang verplaatst. 4th Floor DOUBLE CONVERSION X 5th Floor 4th Floor DELTA CONVERSION X 5th Floor Figuur 5.7: Analogie van dubbele conversie versus deltaconversie APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 17

18 Soorten UPS'en (vervolg) In het ontwerp met delta onlineconversie dient de deltaomzetter een dubbel doel. Het eerste is het controleren van de ingangsstroomkenmerken. Dit actieve front-end neemt op sinusvormige wijze stroom op, waardoor de harmonischen die in de netvoeding zijn ontstaan, worden geminimaliseerd. Hierdoor ontstaat een optimale compatibiliteit tussen netstroomsysteem en generator, waardoor opwarming en slijtage in het stroomdistributiesysteem beperkt worden. De tweede functie van de deltaomzetter is het controleren van de ingangsspanning om het laden van het batterijsysteem te kunnen reguleren. De UPS met delta onlineconversie biedt dezelfde uitgangskenmerken als het ontwerp met dubbele onlineconversie. De ingangskenmerken verschillen echter dikwijls van elkaar. Modellen met delta onlineconversie bieden dynamisch gecontroleerde, met een vermogensfactor gecorrigeerde ingangsspanning, zonder het inefficiënte gebruik van filters die we bij de traditionele oplossingen zien. Het belangrijkste voordeel is een aanzienlijk lager verlies van energie. De controle van ingangsstroom maakt de UPS compatibel met alle generatorsets, waardoor er minder behoefte is aan bedrading en zeer grote generatoren. Technologie met delta onlineconversie is tegenwoordig de enige UPS-coretechnologie die wordt beschermd door patenten en is daardoor maar bij een klein aantal UPS-leveranciers verkrijgbaar. In stationaire toestand stelt de deltaomzetter de UPS in staat de belasting op een veel efficiëntere wijze te voeden dan het geval is bij het ontwerp met dubbele conversie. APC by Schneider Electric Editie 05/2012 p. 18

19 UPS-componenten en werking Componenten van een UPS De informatie die hieronder wordt gegeven betreft UPS'en met dubbele conversie, de technologie die het meest wordt toegepast door APC by Schneider Electric voor vermogens groter dan 10 kva. Algemeen diagram van een UPS In onderstaand diagram heeft elk onderdeel een nummer dat overeenkomt met de secties op de volgende pagina's. Fig De componenten van een UPS. Stroombronnen en UPS-ingangen Een UPS beschikt over een of twee ingangen: Normale wisselstroomingang (of Netvoeding 1), geleverd door primaire voeding, Wisselstroom-bypassingang (of Netvoeding 2), geleverd door stand-byvoeding (meestal via een afzonderlijke kabel van hetzelfde MLVS (Main Low-Voltage Switchboard). Bronnen van wisselstroom, zie p. 9. Aansluiting van de UPS op zowel de primaire als stand-bybron (UPS-ingangen gevoed door twee afzonderlijke circuits van de MLVS) wordt aangeraden omdat daardoor de betrouwbaarheid van het systeem in zijn geheel zal toenemen. Als er echter niet twee gescheiden circuits van de MLVS beschikbaar zijn, is het mogelijk beide wisselstroomingangen (normaal en bypass) te voorzien van primaire voeding (tweede kabel). Het beheer van de overdrachten tussen beide ingangsleidingen wordt als volgt geregeld: De UPS synchroniseert de uitgangsspanning van de inverter met die van de bypassleiding zolang de laatste binnen de toleranties valt. Indien nodig kan de statische schakelaar daardoor de belasting overdragen aan de bypasswisselstroomingang, zonder onderbreking (omdat beide voltages gesynchroniseerd APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 19

20 UPS-componenten en werking zijn en in fase) of storingen (omdat de stand-bystroom binnen de toleranties valt) voor de belasting. Als de stand-bystroom niet binnen de toleranties valt, wordt de inverter gedesynchroniseerd en de overdracht uitgeschakeld. Deze kan dan echter wel handmatig worden uitgevoerd. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 20

21 UPS-componenten en hun werking (vervolg) Componenten van een UPS Gelijkrichter/oplader (1) Draagt de wisselstroom over van de primaire stroombron naar gelijkstroomvoltage en -spanning ten behoeve van: Het voeden van de inverter, Het laden en druppelladen van de batterij. Inverter (2) Gebruikt de gelijkstroom die is geleverd door de: Gelijkrichter tijdens normaal bedrijf, Batterij tijdens autonoom bedrijf, de inverter regenereert een sinusvormig uitgangssignaal volledig, binnen strenge toleranties voor amplitude en frequentie. Batterijen (3) Zorgen ervoor dat de UPS onafhankelijk kan zijn van de netvoeding in het geval van: Uitval van de netstroom, Netstroomeigenschappen buiten gespecificeerde toleranties voor de UPS. Batterijreservetijden variëren standaard van 6 tot 30 minuten en kunnen op verzoek worden uitgebreid. Afhankelijk van de duur van de reservetijd, is de batterij ondergebracht in de kast van de UPS of in een afzonderlijke kast. Statische bypass (4) Met behulp van een statische schakelaar wordt de belasting van de inverter overgedragen aan de bypass, zonder onderbreking* in de stroomtoevoer voor de belasting (geen onderbreking omdat de overdracht wordt uitgevoerd door elektronische in plaats van mechanische componenten). De statische schakelaar is alleen mogelijk als de frequenties stroomopwaarts en stroomafwaarts van de UPS identiek zijn. De overdracht vindt automatisch plaats door een van de volgende redenen: Bewuste uitschakeling van de UPS, Een overbelasting die de begrenzingscapaciteit van de inverter overschrijdt (deze overdracht kan worden uitgeschakeld), Een interne storing. De overdracht kan ook handmatig worden uitgevoerd. * Overdracht zonder onderbreking is mogelijk als de voltages bij de inverteruitgang en op de bypass-wisselstroomingang gesynchroniseerd zijn. De UPS onderhoudt de synchronisatie zolang de stand-bystroom binnen de toleranties valt. Handmatige bypass (5) Voor onderhoudsdoeleinden wordt de belasting via een handmatige schakelaar overgebracht aan de bypass. Dit kan alleen mogelijk als de frequenties stroomopwaarts en stroomafwaarts van de UPS identiek zijn. De overgang naar de handmatige bypassmodus wordt uitgevoerd via handmatige schakelaars. Handmatige schakelaars (6, 7, 8) Deze apparaten zorgen voor isolatie van de gelijkrichter/oplader en invertermodules en/of de bypassleiding voor reparaties en onderhoud. Stroomonderbreker van batterij (9) De stroomonderbreker van de batterij beschermt de batterij tegen overmatige ontlading, en de gelijkrichter/oplader en inverter tegen kortsluiting van de batterij. Stroomopwaartse, isolerende transformator (10) (optionele apparatuur) Voorziet de UPS van ingangs-/uitgangsisolatie wanneer de stroomafwaartse installatie via de bypass wordt gevoed. Dit is met name nuttig als de stroomopwaartse en stroomafwaartse aardingssystemen van elkaar verschillen. Kan in de MGE Galaxy PW-serie worden geïnstalleerd in de UPS-kast. Transformator met spanningsaanpassing (11) APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 21

22 UPS-componenten en hun werking (vervolg) (optionele apparatuur) Past de spanning aan de gewenste waarde aan. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 22

23 UPS-componenten en hun werking (vervolg) Filters (12) (optionele apparatuur) Stroomopwaarts van de gelijkrichter/oplader, mits deze het op thyristors gebaseerde Graetz-schakelingstype is (dit is het geval bij de UPS'en MGE Galaxy PW en 9000), zorgt een harmonische filter (zie Belangrijke factoren in UPSinstallaties p. 24) voor beperking van de stroomharmonischen die het resultaat zijn van het omschakelen van de gelijkrichterthyristors. Hierdoor wordt de spanningsvervorming van de stroomopwaartse busbars beperkt die het gevolg is van het stromen van harmonische spanningen (over het algemeen is een niveau van <5% vereist). Bovendien zijn deze UPS'en van APC by Schneider Electric standaard uitgerust met een zeer grote neutrale geleider als oplossing voor de gevolgen van derde harmonischen en hun veelvouden die in de neutrale geleider stromen. Alle andere UPS'en uit de MGE Galaxy- en Symmetra-series zijn uitgerust met een gelijkrichter van het PFC-type, waardoor een filter overbodig is (zie Belangrijke factoren in UPS-installaties p. 24). Stroomafwaarts kunnen UPS'en waarbij nieuwe PWM-choppertechnieken zijn geïmplementeerd, direct worden verbonden met niet-lineaire belastingen. Dankzij deze techniek zijn UPS'en van APC by Schneider Electric in staat de totale harmonische vervorming onder de 3% te houden. Ingebouwde communicatie (13) (14) Naast de noodzaak van een gebruikersvriendelijke human/machine-interface (HMI) voor effectieve bewaking van UPS'en, is het tegenwoordig steeds belangrijker dat UPS'en kunnen communiceren met hun elektrische en computeromgeving (supervisiesystemen, BMS-systemen (building management systems;gebouwbeheersystemen), computerbeheersystemen, enz.). De UPS'en van APC by Schneider Electric worden ontworpen met ingebouwde capaciteit voor een allesomvattende communicatie: Een gebruikersvriendelijke HMI (Human-machine interface) met een geavanceerde grafische display en nabootsingsspaneel. De interface is opgebouwd rond systemen voor automatische bewaking en zelfdiagnose, die doorlopend aangeven wat de status van de verschillende UPS-componenten is, met name van de batterijen. Voor de MGE Galaxy-serie geldt bijvoorbeeld het volgende: - het Digibat-systeem bewaakt doorlopend de status van de batterij met alle functies voor batterijbeheer, - het B2000- of Cellwatch-systeem voor batterijbewaking detecteert en lokaliseert onmiddellijk eventuele storingen in de batterij en biedt proactieve bewaking. Voor de Symmetra-series geldt het volgende: - Dit in een rack te bevestigen (1U) APC-batterijbeheersysteem, dat toegankelijk is via een webbrowser, combineert batterijcontrole en -tests met afzonderlijke snellaadmogelijkheden voor piekprestaties van de batterij. Een groot aantal communicatiekaarten die compatibel zijn met de marktstandaarden: - Netwerkbeheerkaart (Ethernet) - Modbus Jbus-kaart (RS232 en RS485) - Relaiskaart (potentiaalvrije contacten) voor indicaties - Teleservice-modemkaart Met deze kaarten kunnen functies worden geïmplementeerd voor supervisie, meldingen, gecontroleerd uitschakelen en Teleservice. Human-machine interface en communicatie: zie Belangrijke factoren in UPSinstallaties p. 49. Stroomopwaartse en/of stroomafwaartse distributie- en beveiligingsapparaten (15) (16) (optionele apparatuur) De UPS kan eventueel worden aangevuld met de volgende apparaten: Stroomopwaartse laagspannings-stroomonderbrekers voor de wisselstroomingangen (normaal en bypass), Stroomopwaarts laagspanningsschakelbord met beveiliging van de stroomonderbrekers voor de wisselstroomingangen (normaal en bypass), Stroomafwaarts laagspanningsschakelbord met beveiliging van de stroomonderbrekers voor de verschillende uitgaande circuits. APC by Schneider Electric biedt een selectie van UPS'en en beveiligingsapparaten die perfect op elkaar zijn afgestemd wat betreft vermogen en prestaties. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 23

24 UPS-componenten en hun werking (vervolg) Complete oplossingen APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 24

25 UPS-componenten en hun werking (vervolg) Hoofdkenmerken van UPScomponenten APC by Schneider Electric kan samen met Schneider Electric complete oplossingen bieden die alle eerder genoemde componenten bevatten, met inbegrip van airconditioning-oplossingen voor datacenters. Het voordeel voor de gebruiker is dat hij maar met één partner te maken heeft en kan beschikken over een installatie met optimale prestaties en betrouwbaarheid. Deze kenmerken zijn gebaseerd op de technische hoofdspecificaties die worden beschreven in de normen IEC / EN inzake prestatievereisten voor UPS'en. Bepaalde termen die hier worden gebruikt verschillen van het populaire jargon en een aantal nieuwe functies zijn nog niet door de fabrikanten opgenomen. Nieuwe termen of kenmerken die in de norm worden genoemd, worden tussen haakjes geplaatst en voorafgegaan door een sterretje. Zo wordt de titel van een sectie "ingangsspanning bij druppelladen van batterij", een veelgebruikte term, gevolgd door (*nominale ingangsspanning), de in de norm gebruikte term. Een aantal numerieke waarden wordt slechts als voorbeeld gebruikt. Ze zijn grotendeels afkomstig uit de technische kenmerken van de corresponderende UPS'en, die te vinden zijn in hoofdstuk 4, of dienen alleen maar als voorbeeld. Wisselstroom-ingangsvoeding Aantal fases en aardingssysteem De wisselstroom-ingangsvoeding (primaire voeding) is driefasig + neutraal. Enkelfasige ingangen worden niet gebruikt voor het stroomniveau dat we in dit bestek behandelen. Het aardingssysteem wordt normaal gesproken opgelegd door normen (IT, TT, TNS of TNC). Normale wisselstroomingang De normale wisselstroomingang wordt binnen de gespecificeerde toleranties gevoed met netstroom voor de gelijkrichter/oplader. Voorbeeld: 400 V rms ± 15% bij een frequentie van 50 of 60 Hz ± 5%, driefasig. Bypass-wisselstroomingang De bypass-wisselstroomingang wordt gevoed met stand-bystroom. Dit is in feite een kabel die is aangesloten op een netvoedingslijn in een andere MLVS dan die de normale wisselstroomingang voedt. Over het algemeen beschikt de toegevoerde spanning over dezelfde kenmerken als die van de primaire voeding. Voorbeeld: 400 V rms ± 15% bij een frequentie van 50 of 60 Hz ± 5%, en een kortsluitstroom Isc2 = 12,5 ka. De kortsluitstroom is belangrijke informatie voor de stroomafwaartse beveiligingsapparaten indien de statische of onderhoudsbypass wordt gebruikt. Toevoer van gescheiden primaire en stand-byvoeding wordt aanbevolen omdat dit de algehele betrouwbaarheid van het systeem verbetert, maar is niet verplicht. Als er echter niet twee gescheiden circuits van de MLVS beschikbaar zijn, is het mogelijk beide wisselstroomingangen (normaal en bypass) te voorzien van primaire voeding (tweede kabel). Gelijkrichter/oplader Druppelspanning Dit is de spanning die door de gelijkrichter/oplader wordt toegevoerd, waardoor de batterij volledig geladen blijft. Hoeveel spanning wordt toegevoerd wordt bepaald door de soort batterijen die gebruikt wordt en de aanbevelingen van de fabrikant. ingangsspanning bij druppelladen van batterij (* nominale ingangsspanning) Dit is de spanning die, onder normale bedrijfsomstandigheden, vereist is om de inverter naar zijn vermogen te voeden tijdens het druppelladen van de batterij. APC by Schneider Electric Editie 01/2012 p. 25