Nove okolnosti u oblasti napajanja električnom energijom nas motivišu da razmišljamo o zaštiti uređaja i opreme u slučajevima prekida struje. Temi zaštite prilazimo slično za poslovne i privatne potrebe u kući ili stanu.

Problemi u snabdevanju strujom gradske mreže mogu biti različite prirode i tako im se i prilazi. Uobičajeno se branimo od kraćih nestanaka od nekoliko minuta, pada napona i ređe od prevelikog napona. U zavisnosti od vrste opreme i potrošača, kvarovi mogu da se dese kod nestanka ili kod povratka struje kao i zbog premalog napona.

Ove godine se pojavila i mogućnost višesatnih restrikcija pa se postavlja pitanje da li se može obezbediti napajanje važnih potrošača u toku prekida.

Podelićemo teme po celinama radi lakše analize.

UPS zaštita

Dobar UPS uređaj će pokriti većinu problema u napajanju ali sa ograničenim vremenom trajanja baterija, ali jednostavno nisu projektovani za duže nestanke struje. Kod nekih modela se autonomija može produžiti sa većim baterijama, a većina ima programirano vreme trajanja i nije dovoljno samo povećati kapacitet.

Sa UPS-om imamo punu automatiku kod nestanka i vraćanja struje, punjenja baterija, podnapona i prevelikog napona mreže. Postoji mogućnost povezivanja sa računarskom opremom gde se kod nestanka struje bezbedno gasi i oprema koja se štiti. Vreme prebacivanja sa mreže na baterije je u milisekundama gde oprema i ne primeti da je nestalo struje.

Mane su kao što je rečeno kratko trajanje baterija i priroda samih akumulatora koji nisu namenjeni za cikličnu upotrebu i svakodnevno pražnjenje, ograničena snaga koja pokriva samo manje potrošače reda veličine stotina vati, relativno velika potrošnja u praznom hodu za rad samog UPS uređaja.

UPS praktično možemo razložiti na sastavne delove: baterije, inverter, punjač, sklopka i kontrolerska elektronika. Od karakteristika svakog dela posebno zavise i ukupne performanse uređaja, važno je izabrati pravi za naše potrebe.

Povećanje vremena trajanja na baterijama se postiže povećanjem kapaciteta baterija ali se UPS mora kalibrisati ili upisati u njega novi kapacitet. Većina komercijalnih modela ima programirano vreme trajanja za fabrički kapacitet i tu se malo može uraditi. Mora se i uzeti u obzir punjenje koje se produžava sa većim baterijama.

Za slučaj restrikcija struje idealno bi bilo koristiti ciklične baterije većeg kapaciteta umesto fabričkih, sa dodatkom eksternog punjača koji bi ubrzao punjenje po potrebi.

Modeli UPS uređaja koji imaju mrežnu karticu, USB ili serijski port mogu se povezati na računar radi praćenja parametara, ali i na sistem pametne kuće gde se dobija mogućnost automatike.

Inverter DC-AC

Ova vrsta uređaja radi samo jedan posao i to pretvaranje DC struje iz baterija u AC napajanje 230V. Pomenut kao sastavni deo UPS uređaja može da se koristi u slučajevima višesatnih restrikcija, ali se mora obezbediti neka vrsta kontrole ili automatike. Osnovni parametar invertera je izlazna snaga i on će raditi sve dok postoji napunjena baterija.

Obično se koristi u saradnji sa solarnim sistemima ali se baterija može dopunjavati iz gradske mreže kada postoji napajanje. Potrebno je naravno usaglasiti karakteristike uređaja sa baterijama i potrošačima, uzeti u obzir vreme punjenja i pražnjenja i naravno izabrati prave baterije.

Prednosti invertera u odnosu na UPS je obično veća snaga na izlazu, kao i jednostavnost promene kapaciteta baterija. Odlično funkcioniše u sprezi sa litijumskim baterijama gde se dobija odlična kombinacija za eventualne restrikcije. Litijumske baterije dozvoljavaju brže punjenje i više ciklusa punjenja od olovnih.

Agregat

Dobro poznat u prilikama gde ne postoji gradska mreža, udaljenim lokacijama ili za privremene potrebe napajanja. U osnovi generator koji proizvodi struju od neke vrste fosilnog goriva, idealan za duže nestanke struje. Potrebno je naravno imati uslove za agregat jer proizvodi štetne gasove pri radu, i uslove za bezbedno čuvanje goriva.

Kao mane agregata se pominju nestabilnost napona i frekvencije kod promena opterećenja, kao i uslovi koji su potrebni za bezbedan rad.

Instalacija i distribucija struje

Bez obzira koji sistem se razmatra potrebno je osmisliti razvod struje iz izvora do potrošača. Mora se voditi računa o snazi potrošača u odnosu na mogućnosti sistema, kao i vrstama aktivnih i pasivnih potrošača. AC motori zahtevaju čistu sinusoidu ulaznog napona da bi korektno radili u odnosu na sijalicu koja je tolerantna na napon i frekvenciju.

Kod UPS uređaja je lakše izvesti instalaciju jer se jednostavno umeće između gradske mreže i potrošača, gde on preuzima kontrolu i nadzor napona prema uređajima. Potrebno je uskladiti snagu potrošača sa mogućnostima UPS-a pa dobijamo i procenjeno vreme autonomije.

Sa jačim modelima možemo uzeti jednu fazu trofaznog sistema i preko razvodne kutije sprovesti struju do utičnica gde je potrebno neprekidno napajanje. Unapred se isplanira pa se grupa osigurača jedne faze poveže preko UPS-a i distribuira preko postojeće instalacije. Isto se može uraditi i sa inverterom ali se mora izvesti preko sklopke koja bi sprečila mešanje gradske mreže i baterijskog napajanja.

Vreme autonomije

Kapacitet baterija se izražava u Ah, snaga u VA ili W a nas zanima vreme u minutima ili satima rada. Kada računamo vreme uzimamo prvo baterije u obzir. Formula za kapacitet u Wh (vat čas) bi bila xAh puta nominalni napon baterija u voltima. Prosečan UPS na primer ima dva akumulatora od 18Ah na 24V gde računicom dobijamo 432Wh.

Teoretski to znači da bi potrošač od 432W radio tačno 1 čas, a potrošač od 43W bi radio 10 časova. Kada se uzme u obzir efikasnost uređaja sa potrošnjom u praznom hodu bez opterećenja, dobija se preciznije vreme autonomije.

Potrošači

Poželjno je znati preciznu potrošnju pojedinih uređaja da bi osmislili zaštitu i saznali okvirno vreme autonomije. To se može izvesti uz pomoć amper klešta, merača snage ili drugim merenjem. Neki uređaji imaju konstantnu a neki varijabilnu potrošnju tako da nije lako izmeriti vrednosti.

Primeri:

TV 40″ oko 40W
Internet ruter oko 5W
Led sijalica oko 10W
TV android box oko 10W
Laptop oko 40W
PC int grafika oko 100W
PC sa grafikom oko 250W
Monitor 24″ oko 25W

Monitoring

Za bilo koji sistem se može napraviti praćenje i dojava parametara kada je to potrebno. Neki uređaji već imaju smart mogućnosti, a za ostale se može izvesti merenje vrednosti napona baterija, struje i snage na izlazu. Tako dobijamo parametre koji se mogu integrisati u pametnu kuću ili računarski sistem, pa se dobija napredno praćenje sa dojavom i automatizacija radi bolje zaštite.