Od większości przemysłowych backupów nie wymaga się pracy przez godziny. Mały system bezprzerwowego zasilania, backup sterownika PLC lub licznika, węzeł brzegowy sieci lub przyrząd polowy mają zazwyczaj jedynie pokryć zakłócenie: utrzymać szynę podczas spadku napięcia lub krótkiej przerwy, podtrzymać sterownik wystarczająco długo na uporządkowane wyłączenie i zapis danych, albo pokryć lukę, aż generator wejdzie w pracę. To zadanie podtrzymania ma swoją własną normę, IEC 62040-3, i swój własny charakter elektryczny. Artykuł A, pierwszy z trzech o małych zasilaczach UPS i backupach przyrządów, analizuje zadanie i klasy topologii normy, a także wyjaśnia, dlaczego wysokoprądowy pakiet niklowo-metalowo-wodorkowy jest dobrze dopasowany jako kompaktowe źródło mostkowe o szerokim zakresie temperatur.
Centrala bezpieczeństwa lub pożarowa mierzy autonomię w godzinach niskiego prądu; mały zasilacz UPS mierzy ją w sekundach do minut znacznego prądu. Animowany ślad pokazuje charakterystyczny kształt: uzdatniona sieć zasilająca obciążenie w normalnej pracy, zakłócenie — spadek, obniżenie napięcia lub pełna przerwa — wykryte i przełączone, a następnie pasmo mostka bateryjnego, podczas którego falownik lub szyna prądu stałego podtrzymuje przyrząd, aż powróci zasilanie, uruchomi się generator lub zakończy się sterowane wyłączenie. Całe życie baterii to długie, w pełni gotowe oczekiwanie, przerywane krótkimi zdarzeniami o stosunkowo dużej mocy.
Ten profil zmienia wymaganie wobec ogniwa. Pojemność liczy się mniej niż zdolność do powtarzalnego, po miesiącach lub latach pełnej gotowości, często wewnątrz ciepłej lub zimnej szafy sterowniczej, dostarczania trwałego, umiarkowanego prądu na stabilnej szynie. Zdolność do prądu szczytowego i ciągłego, niska impedancja wewnętrzna i wytrzymałość w pracy pływakowej wysuwają się przed samą gęstość energii — osie, na których NiMH wypada szczególnie dobrze.
IEC 62040-3 (przyjęta w Europie jako EN 62040-3) klasyfikuje wydajność zasilaczy UPS precyzyjnym słownictwem. Pierwsza litera opisuje zależność wyjścia od zasilania wejściowego w normalnej pracy. VFD — Voltage and Frequency Dependent (zależny od napięcia i częstotliwości) — to topologia offline lub pasywnej gotowości: obciążenie pracuje bezpośrednio z sieci i jest przełączane na falownik tylko gdy zasilanie zawiedzie, więc wyjście normalnie śledzi napięcie i częstotliwość sieci, a przy przerwie następuje krótkie przełączenie (zazwyczaj kilka milisekund). VI — Voltage Independent (niezależny od napięcia) — to topologia line-interactive, która uzdatnia napięcie automatycznym regulatorem napięcia, podczas gdy częstotliwość wciąż podąża za siecią. VFI — Voltage and Frequency Independent (niezależny od napięcia i częstotliwości) — to topologia online podwójnej konwersji, która nieprzerwanie odtwarza wyjście z szyny prądu stałego i jest zatem niezależna zarówno od napięcia wejściowego, jak i częstotliwości, z zerową przerwą przełączenia.
Pełna klasyfikacja to trzyznakowy kod, który dodaje klasę środowiskową i klasę wydajności, podczas gdy IEC 62040-1 obejmuje bezpieczeństwo, a IEC 62040-5 dotyczy zasilaczy DC UPS — topologii coraz powszechniejszej do bezpośredniego podtrzymywania przyrządów zasilanych prądem stałym, sterowników PLC i sprzętu sieciowego bez falownika AC. Wybór klasy to wybór tego, jak czyste i jak nieprzerwane ma być mostkowanie, co określa wymagania przełączenia i prądu baterii.
Dwie intencje projektowe wyznaczają cel autonomii. Most do wyłączenia wymiaruje baterię na sterowane zakończenie chronionego obciążenia: zapis zachowanych danych sterownika PLC, zaparkowanie siłownika, zapis dzienników i czyste wyłączenie, co dla wielu przyrządów i urządzeń brzegowych jest kwestią kilkudziesięciu sekund do dziesięciu minut. Most do generatora wymiaruje na czas rozruchu i stabilizacji generatora rezerwowego — zazwyczaj kilkadziesiąt sekund — plus margines na nieudany pierwszy rozruch i ponowienie. Most do odnawialnych źródeł lub most przez usterkę w mikrosieci może wymagać więcej.
Animowany wykres zamienia stały pakiet NiMH 24 V na minuty podtrzymania dla różnych obciążeń przyrządów. To model poglądowy, ale zależność odwrotna jest ścisła: podwojenie chronionego obciążenia połowi czas mostka. Realistyczne określenie obciążenia — włącznie z prądem rozruchowym stycznika lub restartującego się przyrządu — oddziela zasilacz UPS, który kończy swoje mostkowanie, od tego, który załamuje się w połowie sekwencji wyłączania.
W zasilaczu UPS VFD offline obciążenie widzi krótką przerwę, podczas gdy przekaźnik przełącza na falownik; w konstrukcji VI line-interactive przerwa jest podobna, ale AVR już obsłużył spadki w swoim zakresie; jednostka VFI online nie ma w ogóle przerwy, ponieważ falownik zawsze zasila obciążenie. Niezależnie od topologii bateria musi natychmiast przyjąć obciążenie i utrzymać szynę w granicach tolerancji chronionego sprzętu. Ciąg ogniw o wysokiej impedancji wewnętrznej osiada pod obciążeniem skokowym i może zresetować właśnie ten sterownik, który miał chronić — tryb awarii, który myląco wygląda jak awaria oprogramowania.
Dopasowane, niskorezystancyjne ogniwa NiMH prezentują sztywne źródło prądu stałego z płaskim plateau 1,2 V na ogniwo, więc szyna przechodzi czysto z ładowarki na baterię, a stopień falownika lub DC-DC widzi stabilne wejście przez cały czas mostka. Skromny kondensator podtrzymujący pokrywa podcykliczne przełączenie w konstrukcji VFD; ciąg NiMH niesie następnie dłuższe mostkowanie.
Małe zasilacze UPS i backupy przyrządów żyją tam, gdzie żyje chroniona elektronika: w szczelnych szafach sterowniczych, kioskach zewnętrznych, obudowach hal produkcyjnych i sprzęcie przydrożnym lub dachowym, gdzie temperatura otoczenia może wahać się daleko poza komfortowym zakresem biurowym. Źródło backupu o pojemności znamionowej tylko przy 20 stopniach C dostarczy mniej w zimową noc lub przedwcześnie się zestarzeje w letniej szafie. Wodny NiMH toleruje szeroki zakres pracy i, w szerokotemperaturowych klasach przemysłowych, utrzymuje użyteczną dostawę w zimnie, które poważnie osłabia kwasowo-ołowiowe; jego dyscypliną jest ładowanie uwzględniające temperaturę, ponieważ trwałe ładowanie powyżej około 45 stopni C sprzyja wydzielaniu gazu i wysychaniu.
Przerwy również się powtarzają. Lokalizacja podatna na sieć może cyklicznie przełączać zasilacz UPS dziesiątki razy w roku — każde zdarzenie to rozładowanie, po którym następuje ładowanie — a bateria musi zachować zdolność mostkowania przez setki takich cykli. Referencyjna wytrzymałość co najmniej 500 cykli wg IEC 61951-2 ramuje oczekiwanie; pakiet wybrany z marginesem na koniec życia wciąż kończy swoje znamionowe mostkowanie późno w okresie eksploatacji.
Porównaj kandydujące chemie z zadaniem podtrzymania, a wyłania się jasna pozycja. Szczelna bateria kwasowo-ołowiowa jest tania i znana, ale ciężka, słaba na zimno, zasiarcza się przez powtarzane płytkie cykle i długą pracę pływakową, i potrzebuje objętości, aby dostarczyć wysoki prąd. Lit jest gęsty energetycznie, ale dodaje elektronikę ochronną i bilansującą oraz ciężar transportu do krótkotrwałego, wysokoprądowego, szerokotemperaturowego zadania, które rzadko wykorzystuje jego przewagę energetyczną. Superkondensatory dostarczają niemal nieskończonej żywotności cyklicznej i natychmiastowego prądu, ale tylko sekundy energii i stromego samorozładowania. Wodorki niklu i metalu zajmują użyteczny środek: wysokoprądowa, niskoimpedancyjna dostawa, płaskie plateau, dobra wydajność na zimno, inherentne bezpieczeństwo wodne, brak kadmu i najprostsza klasyfikacja frachtu lotniczego.
Artykuł B zamienia to w metodę wymiarowania i wyboru chemii; artykuł C prowadzi przez ślad dowodów IEC 62040 i na poziomie ogniw.
Weijiang Power produkuje wysokoprądowe ogniwa NiMH i zgrzewane pakiety dla małych zasilaczy UPS, DC UPS i podtrzymania przyrządów/PLC: ciągi AA, sub-C i C dla mostków od sekund do minut, dopasowane niskie impedancje ogniwa dla czystego przełączenia i stabilnych szyn prądu stałego, szerokotemperaturowe klasy dla szczelnych szaf, oraz dokumentację IEC 61951-2, IEC 62133-1 i UN 38.3. Prześlij swoje chronione obciążenie, docelowy czas mostka, topologię (VFD/VI/VFI lub DC UPS) i temperaturę otoczenia szafy, a zwymiarujemy sztywny, powtarzalny pakiet mostkowy.
