KEMOT UPS rezerviniai maitinimo šaltiniai - kad elektros nepritrūktų!

Šiuolaikiniuose namuose gausu įvairių prietaisų, naudojančių elektros energiją. Vieniems jų staigus elektros tiekimo nutrūkimas visiškai nedaro įtakos, kitiems – gali reikšti įvairius sutrikimus ar net visišką sugadinimą. Ši problema yra itin aktuali šaltuoju metų laiku – netikėtai atsiradus elektros tiekimo sutrikimams, nutrūkęs namo šildymas paveikia ne tik jautrius šildymo įrenginius, tačiau ir mūsų gyvenimo kokybę.

Prekės ženklo KEMOT rezervinio maitinimo įrenginiai (UPS) siūlo visiems prieinamą, nebrangią išeitį šioms problemoms spręsti – sutrikus elektros energijos tiekimui iš tinklo, KEMOT maitinimo šaltinis su įmontuotu akumuliatorių įkrovikliu pasirūpins rezerviniu elektros tiekimu ir užtikrins nepertraukiamą prietaisų darbą. Šie šaltiniai gali būti naudojami ne tik apšildymo sistemos maitinimo rezervavimui, bet ir kitų svarbių namų ūkio įrenginių maitinimui.

KEMOT sinusinės srovės DC/AC keitikliai gali būti naudojami kaip atsarginis (rezervinis) maitinimo šaltinis tokiai įrangai kaip:

• stacionarūs kompiuteriai,
• išmanios namų valdymo sistemos,
• garažo/kiemo vartai,
• apsaugos ir stebėjimo sistemos,
• centrinio šildymo sistema,
• katilai,
• televizoriai,
• šaldytuvai,
• indukcinės viryklės (tačiau tokios viryklės greitai iškrauna akumuliatorių: trumpam tinka, tačiau norint 2 valandas gaminti troškinį reikia didelės talpos akumuliatoriaus),
• elektriniai ventiliatoriai,
• biuro įranga ir kt.

Jei sutriko elektros energijos tiekimas, rekomenduojame nenaudoti daug elektros energijos suvartojančių įrenginių, tokių kaip: skalbimo mašina, elektrinė viryklė, lygintuvas – taip ženkliai prailginamas energijos tiekimo iš akumuliatorių laikas.

Paveiksle Nr.1 gali pamatyti, kiek apytiksliai laiko (valandos: minutės) be elektros energijos tiekimo iš tinklo veiks prijungta apkrova (atsižvelgiant į akumuliatoriaus talpą ir apkrovos dydį)*.

* Apskaičiavimai yra apytiksliai ir priklauso nuo akumuliatoriaus stovio bei aplinkos temperatūros, apskaičiuota pilnai įkrautam akumuliatoriui.

Pav. Nr.1. Apyktislis energijos tiekimo laiko palyginimas esant skirtingai akumuliatoriaus talpai ir apkrovos dydžiui.

KEMOT rezervinio maitinimo įrenginiai pasižymi plačiu įėjimo įtampos diapazonu bei dideliu išėjimo įtampos tikslumu. Jie taip pat turi net keletą itin svarbių integruotų apsaugų nuo perkrovos, trumpojo jungimo, viršįtampio, per mažos įtampos ir perkaitimo bei apsaugo naudojamus akumuliatorius nuo per gilaus iškrovimo.

KEMOT asortimente galima rasti kelių rūšių avarinio (rezervinio) maitinimo šaltinius (UPS):

• Kilnojami rezervinio maitinimo šaltiniai – gali  būti naudojami ten, kur nėra įrengto elektros tinklo: sodo namelyje, išvykoje į mišką, statybose smulkiai technikai maitinti, įkrauti elektros įrankius ir pan. Energija tiekiama iki pilnai iškraunamas akumuliatorius. Kilnojamus rezervinio maitinimo šaltinius galima naudoti ir stacionariai.
• Stacionarūs rezervinio maitinimo šaltiniai – tvirtinami ant sienos arba pastatomi, varžtais prijungiami kabeliai prie akumuliatoriaus, elektros tinklo maitinimo laidas prijungiamas į patikimą Shuko tipo rozetę su įžeminimu.
• Stacionarūs rezervinio maitinimo šaltiniai su saulės baterijos prijungimu – papildoma galimybė reiškia dar didesnę elektros energijos tiekimo garantiją. Toks sprendimas yra ypač svarbus, kai elektros energijos tiekimas nutraukiamas ilgesniam periodui. Sumontavus daugiau saulės modulių, atsiranda galimybė ne tik rezervuoti svarbių įrenginių maitinimą, taip pat taupyti elektros energiją. 

Kai prioritetu pasirenkamas maitinimas iš saulės baterijos, svarbu pasirinkti atitinkamus įrenginio nustatymus (PV). Maksimali saulės panelių galia ribojama PV įėjimo parametrais. Svarbu neviršyti konkrečiam įrenginiui nurodytų maksimalių reikšmių (maksimali įtampa ir maksimali srovė). Renkantis saulės modulius reikia atsižvelgti į parametrus „atviros grandies įtampa“ ir „trumpo jungimo srovė“. Jungiant saulės baterijas nuosekliai, sudedame jų darbo įtampas; jungiant lygiagrečiai – sudedame jų darbo sroves. 

Norint suformuoti saulės baterijų sistemą, patartina naudoti vienodo tipo ir galios baterijas. Jungiant grandis lygiagrečiai, jose turi būti tas pats saulės baterijų skaičius. 

Montuojant stacionarias saulės baterijas Lietuvoje, jas geriausia orientuoti pietų kryptimi su 36° posvyrio kampu. Žemiau pateiktame paveiksle Nr. 2 pavaizduotas vidutinis elektros energijos generavimas per dieną Kaune iš 1050 W saulės jėgainės sausio – gruodžio mėnesiais. Tai apytikslės reikšmės, kurioms didelę įtaką daro oro sąlygos. Kitose Lietuvos vietovėse generavimas skiriasi nežymiai.

Pav. Nr.2. Vidutinis elektros energijos generavimas per dieną Kaune iš 1050 W saulės jėgainės sausio – gruodžio mėnesiais.

Renkantis akumuliatorių talpą reikia atsižvelgti į numatomą apkrovą bei kiek laiko pageidaujama turėti rezervinį maitinimą. Detalesnė informacija pateikta anksčiau pateiktame paveiksle Nr. 1.

Pagrindiniai parametrai renkantis tinkamiausią akumuliatorių:

a) kokį energijos rezervą norima turėti?

b) kokia maksimali įkrovimo srovė arba kaip greitai rezervinis maitinimo šaltinis vėl bus pasirengęs sekančiam elektros energijos tiekimo sutrikimui?

c) kaip akumuliatoriai bus naudojami: cikliniu ar budėjimo rėžimu?

Kaip parinkti švino-rūgštinius akumuliatorius pagal energijos rezervą?

Preliminarus energijos kiekis apskaičiuojamas taip:

100 Ah * 12 V = 1200 Wh 

Tiek apytiksliai yra sukaupta energijos 12 V, 100 Ah akumuliatoriuje, bet viskas nėra taip paprasta. Neverta naudoti automobilinių starterinių akumuliatorių, nes jie daugiau panašūs į trumpo veikimo serverių RMŠ akumuliatorius. Tokių akumuliatorių plokštelės plonos, ir, ilgiau iškraunant maža srove, iškrauname labai giliai, sparčiai mažėja akumuliatorių talpa. Neverta naudoti ir senų akumuliatorių, nes jų talpa neatitinka nominalaus dydžio, dažniausiai jie turi didelį savaiminį išsikrovimą, o RMŠ rezervinio maitinimo šaltinis/UPS įkroviklis tik didins išlaidas elektros energijai. Iš kitos pusės, įvykus avarijai senas akumuliatorius nepajėgs maitinti mums svarbios įrangos tiek laiko, kiek tikimės.

Pasinaudokime CSB akumuliatoriaus GP121000 specifikacija kaip pavyzdžiu.

Pav. Nr.3. GP121000 specifikacija.

Darome prielaidą, kad akumuliatoriaus atjungimo nuo apkrovos įtampa yra 10,5 V.

Dirbant pusvalandį 25 °C temperatūroje, galime gauti 633,5 Wh, iškraudami akumuliatorių per 5 valandas – 1040 Wh, o per 20 val – 1190 Wh. Atjungimo įtampa vienai celei – 1,75 V (visam akumuliatoriui reiktų dauginti iš 6). Kuo greičiau iškrauname akumuliatorius, tuo mažiau energijos iš jų galime pasiimti. Akumuliatoriai, kurie atiduoda daug energijos per trumpa laiką (5–15 min) yra specialios konstrukcijos.

Pasirinkus santykinai mažos talpos akumuliatorių (lyginant su numatoma apkrova), kiekvieno iškrovimo ciklo metu akumuliatorius bus pilnai iškrautas. Veikiant tokiu darbo režimu, ciklų skaičius sparčiai mažės. Cikliniam darbo režimui reikia rinktis akumuliatorius, skirtus giliam iškrovimui. Tokių akumuliatorių talpa turėtų būti bet du kartus didesnė nei bus sunaudota energijos vieno darbo ciklo metu. 

Akumuliatorių įkrovimas

Akumuliatorių įkrovimo srovė – taip pat svarbus parametras. Įkrovimo metu yra geriausia neviršyti 0,1 C. Pavyzdžiui: 100Ah talpos akumuliatorių rekomenduojame įkrauti ne didesne kaip 10A srove.   Žinoma, maksimali įkrovimo srovė bus tik įkrovimo pradžioje, ir jei akumuliatorius bus visiškai iškrautas. Maksimali leistina įkrovimo srovė:

• AGM technologijos akumuliatoriams ne daugiau kaip 0,3 C,
• Akumuliatoriams su želės tipo elektrolitu ne daugiau kaip – 0,2 C. 

Ilgalaikis poveikis didelėmis įkrovimo srovėmis veda link elektrolito praradimo ir plokštelių erozijos. Detalias maksimalios įkrovimo srovės reikšmes galima rasti akumuliatoriaus gamintojo specifikacijoje. 

Parenkant akumuliatorių talpą būtina atsižvelgti į keitiklio efektyvumą, kuris siekia 0,8–0,85. Taigi, siekiant  iš 12 VDC keitiklio gauti 1 kWh energijos, kuri būtų patiekta per 20 val, reikia turėti > 1,2 kWh energijos. Apytiksliai tiek yra GP121000 akumuliatoriuje. 

Nereikia pamiršti ir to, kad pilnai iškraunant švino-rūgštinį akumuliatorių, greitai mažėja darbo ciklų skaičius, toliau pateiktas paveikslėlis Nr. 4, kuriame parodoma darbo ciklų skaičiaus priklausomybė nuo iškrovimo gylio ir akumuliatorių tipo.

Jei rezervinis UPS suveikia keletą kartų per metus, darbo ciklų skaičius nėra kritinis, svarbiau akumuliatoriaus tarnavimo laikas budėjimo režime. 

Pav. Nr.4. Darbo ciklų skaičiau priklausomybė nuo iškrovimo gylio (DOD). 

Cikliniam veikimui ženkliau geriau pritaikyti ličio akumuliatoriai. 

Kabelių parinkimas akumuliatorių prijungimui

Akumuliatorių prijungimui reikia naudoti kaip galima trumpesnius daugiagyslius prijungimo kabelius su atsparia karščiui izoliacija. Leidžiama kabelio darbo temperatūra turi būti bent iki +90 °C, ant kabelio turi būti užspausti tinkamo diametro gnybtai. Nenaudoti krokodilo tipo kontaktų, toks prijungimo būdas neužtikrins gero kontakto  bei sklandaus rezervinio maitinimo šaltinio veikimo. Kaip pasirinkti kabelius akumuliatorių prijungimui, atsižvelgiant į srovę ir ilgį, pavaizduota 5-ame paveikslėlyje.

Pav. Nr.5. Akumuliatorių prijungimo kabelių pasirinkimas. 

Kokio  dydžio tekės srovė iš akumuliatorių, jei rezervinio maitinimo šaltinis  veiks nominalia galia?

Skaičiavimuose laikome, kad rezervinio maitinimo šaltinio suminis efektyvumas yra 80 %. Apkrauta aktyvine apkrova.                                                                   

Pav. Nr.6. Rezervinio maitinimo šaltinio srovės apskaičiavimas.

Jei kyla klausimų dėl rezervinio maitinimo šaltinio pasirinkimo, LEMONA electronics specialistai mielai į juos atsakys ir padės išsirinkti tinkamiausią, o taip pat suteiks konsultaciją dėl jo priežiūros ir geriausių rezultatų pasiekimo.

Kilnojami rezerviniai maitinimo šaltiniai (visi rezerviniai maitinimo šaltiniai)

Stacionarūs rezerviniai maitinimo šaltiniai (visi rezerviniai maitinimo šaltiniai)

Stacionarūs rezerviniai maitinimo šaltiniai su saulės baterijų prijungimu (visi rezerviniai maitinimo šaltiniai)