UPS pro rozvaděč: typy, dimenzování a doba zálohování

Do závodu dorazí stroj z Japonska s malou UPS v řídicím rozvaděči. Na štítku je „AC100V“, v příručce stojí joji shoyo kyuden a vaše hala je napájená 230/400 V, 50 Hz. Nebo rozvaděč specifikujete sami a musíte rozhodnout, jaká UPS do něj patří a jak velká má být.

Stručná odpověď: typ UPS zvolte podle toho, co zátěž snese, UPS dimenzujte tak, aby zátěž zůstala v mezích jmenovitého výkonu ve VA i ve W, a dobu zálohování odvoďte z postupu vypnutí, který skutečně potřebujete. Poté ověřte, že vstup UPS odpovídá místní síti, protože japonské rozvaděče bývají postavené na 100 V nebo 200 V.

Článek popisuje, co UPS v rozvaděči dělá (a co ne), tři typy UPS na střídavé straně, dimenzování ve VA a W, dobu zálohování a japonskou síť 100/200 V a 50/60 Hz. Na konci najdete kontrolní seznam a otázky pro japonského dodavatele.

V japonských výkresech rozvaděčů a v příručkách k UPS se opakuje několik pojmů:

• mu-teiden dengen sochi: zdroj nepřerušovaného napájení (UPS)
• joji inverter kyuden hoshiki: online UPS (dvojitá konverze)
• line-interactive hoshiki: line-interactive UPS
• joji shoyo kyuden hoshiki: offline (standby) UPS; shoyo znamená „komerční“, tedy síťové napájení
• shuntei: krátkodobé přerušení napájení; shunji den'atsu teika: krátkodobý pokles napětí
• backup jikan: doba zálohování (anglicky backup time, runtime, hold time)

Obsah

1. Co UPS v rozvaděči dělá (a co ne)
2. Dvě úlohy: přečkat poruchu a získat čas na vypnutí
3. Tři typy UPS: online, line-interactive a offline
4. Dimenzování UPS pro rozvaděč: VA, W a účiník
5. Doba zálohování: jak číst křivku
6. Japonské napájení: 100/200 V a 50/60 Hz
7. Dovoz stroje z Japonska s UPS uvnitř
8. Kontrolní seznam: posouzení UPS pro řídicí rozvaděč
9. Otázky pro japonského dodavatele
10. Meze tohoto průvodce
11. Často kladené otázky
12. Zdroje

Co UPS v rozvaděči dělá (a co ne)

UPS za běžného provozu odebírá energii ze sítě, napájí zátěž a dobíjí baterii. Když vstup vypadne nebo vybočí z rozsahu, udržuje výstup z uložené energie. Baterie je buď uvnitř jednotky, nebo v samostatné bateriové skříni, a velikosti sahají od malých stolních jednotek po velké systémy, které zálohují servery a důležitá zařízení závodu.

Uloženou energii lze využít dvěma způsoby. UPS může zátěž přemostit, než naběhne generátor, nebo zařízení udržet v chodu tak dlouho, aby je šlo řízeně vypnout dřív, než se baterie vybije. V procesních závodech bývají chráněnou zátěží řídicí a dohledové systémy, například DCS (distribuovaný řídicí systém).

Klíčovým omezením je rozsah. UPS udrží v chodu jen to, co je připojené na její výstup. To, že rozvaděč zůstane pod napětím, neznamená, že poběží i čerpadla, motory nebo síťové prvky napájené z jiných okruhů.

Obrázek 1 ukazuje typické rozdělení na chráněný řídicí okruh a silový okruh motoru.

Obrázek 1: UPS chrání řídicí okruh, ne okruh motoru

Koncepční příklad. Řídicí rozvaděč a dohledové PC jsou napájeny z UPS, motor běží z oddělené silové větve.

Signálové vedení je vynecháno. Síťové přepínače a polní zařízení zahrňte do chráněného rozsahu tam, kde to aplikace vyžaduje.

I v jednom rozvaděči může být střídavé napájení řízení, stejnosměrné zdroje a síťové prvky na samostatných okruzích. Rozsah výstupu UPS si zakreslete do schémat zapojení rozvaděče, abyste zachytili chráněné zátěže, na které se zapomnělo.

Tři typy popsané v článku jsou UPS se střídavým vstupem i výstupem. Pokud vaše řízení běží na 24 V DC, rozhodněte, zda UPS napájí stejnosměrný zdroj, nebo zálohujete přímo stejnosměrnou stranu. V obou případech si zapište potřebné napětí a proud a také to, které zařízení dostane signál o výpadku napájení a povel k vypnutí.

Dvě úlohy: přečkat poruchu a získat čas na vypnutí

UPS v rozvaděči plní jednu ze dvou úloh, nebo obě. Buď přečká krátké poruchy napájení, aby proces běžel dál, nebo při dlouhém výpadku poskytne čas na uložení dat a bezpečné zastavení zařízení. Udržení procesu v chodu a jeho řízené zastavení vyžadují jinou chráněnou zátěž i jinou dobu zálohování.

Krátkodobé poklesy napětí a přerušení napájení

Krátkodobý pokles napětí (shunji den'atsu teika) je krátké snížení napětí, které nemusí klesnout až na nulu. Krátkodobé přerušení napájení (shuntei) je krátká ztráta napájení. Obojí může způsobit porucha v síti související s bleskem nebo rozběh velké zátěže a i takto krátké události dokážou zastavit řídicí zařízení. Pro zátěž je navíc výpadkem napájení také přetržený vodič, vytažená zástrčka nebo vypnutí ochranného přístroje.

UPS sleduje svůj vstup. Když se vstup dostane mimo rozsah daný pro konkrétní model, přepne na baterii nebo jinak udrží výstup v mezích.

Je třeba rozlišovat dvě různé specifikace:

• Doba přepnutí (milisekundy): jak dlouho je výstup přerušen při přepnutí UPS na baterii. Rozhoduje o tom, zda zátěž přepnutí přežije.
• Doba zálohování (sekundy až minuty): jak dlouho baterie udrží zátěž. Rozhoduje o tom, zda zbývá dost energie na uložení dat a vypnutí.

Rychlé přepnutí je k ničemu, když opotřebovaná baterie zátěž dostatečně dlouho neudrží. Stejně tak nepomůže velká baterie, pokud je mezera při přepnutí delší, než zátěž snese, protože řízení vypadne právě v okamžiku přepnutí. Napětí, frekvenci a průběh výstupu přizpůsobte požadavkům na napájení připojených zařízení.

Rušení na silovém a na signálovém vedení vyžaduje různá opatření na různých místech. Úlohu a umístění odrušovacích filtrů určete společně s tím, co obstarává měnič napětí v UPS.

Porucha v nadřazené síti a zkrat na výstupu UPS také vyžadují odlišnou ochranu. V celé napájecí soustavě si zmapujte, které zařízení odpojí kterou poruchu, včetně jističů v lisovaném pouzdře (MCCB, v japonských výkresech často NFB) a proudových chráničů.

Ochrana provozních dat

Výrobní zařízení zapisují naměřené hodnoty, historii alarmů a procesní podmínky do počítače. Při náhlém výpadku napájení se mohou poškodit soubory nebo databáze, do kterých se právě zapisuje, a poslední záznamy před zastavením mohou chybět.

Pokud záznamové zařízení zůstane na UPS, vznikne čas na uložení dat a ukončení aplikací. Samotné připojení PC k UPS neznamená, že se data uloží automaticky. O ukončení práce musí počítač informovat software pro řízené vypnutí, síťové nebo sériové spojení či bezpotenciálové kontakty. Postup vypnutí (co uložit, které služby zastavit) je součástí návrhu napájení.

Chránit jen dohledové PC nestačí, pokud vypadne síťový přepínač, protože data z ostatních zařízení pak nedorazí. Má-li záznam pokračovat, projděte celou cestu: měření, řízení, síť a úložiště.

Některá řešení předávají stavové signály UPS, například „běží z baterie“ a „baterie téměř vybitá“, řídicí jednotce přes bezpotenciálové kontakty. Dohodněte směr a význam každého signálu, aby řídicí jednotka věděla, co při výpadku zjistí.

Obrázek 2 ukazuje pořadí událostí od výpadku napájení po dokončené vypnutí.

Obrázek 2: Uložit a vypnout, dokud je v baterii energie

Příklad postupu. Šířky sloupců neodpovídají době trvání jednotlivých kroků.

01 Výpadek napájeníPřechod na bateriiZjistí výpadek a upozorní chráněná zařízení

02 Uložení a přípravaDokončit záznamyZapíše potřebná data a ukončí aplikace

03 Zastavení zařízeníDodržet pořadí zastaveníPřejde do definovaného stavu a dokončí ukončení OS

04 RezervaDokončit před vybitím bateriePočítá s rozptylem, stárnutím a dalším spuštěním

Dobu zálohování volte tak, aby pokryla všechny potřebné kroky včetně zastavení

Pořadí zastavení zařízení a ukládání dat závisí na procesu. Doba přepnutí (ms) a zde uvedená doba zálohování (sekundy až minuty) jsou dvě různé specifikace.

K převedení zařízení do bezpečného stavu nestačí energie. Potřebujete definované podmínky a pořadí zastavení, proto spolu s návrhem blokování rozhodněte, které výstupy zůstanou při ztrátě napájení zapnuté a které se uvolní.

Řídicí jednotka například může zůstat pod napětím, ale pokud nejsou k dispozici elektromagnetické ventily nebo přístrojový vzduch, které ovládají armatury, zamýšlený úkon se nemusí dokončit. Rozsah UPS a stav, do kterého zařízení při výpadku přejde, ověřujte jako dvě samostatné otázky.

UPS nenahrazuje zálohování dat. Uložená data kopírujte i na samostatné médium, protože UPS chrání před ztrátou napájení, ale ne před poruchou hardwaru nebo chybou obsluhy.

Obnovení po výpadku vyžaduje vlastní návrh. Návrat výstupu UPS, nabootování PC a opětovný rozběh zařízení jsou tři samostatné události. Určete potřebný stav nabití a pořadí spouštění a zajistěte, aby se výstupy, které byly před výpadkem zapnuté, nespustily neočekávaně.

Tři typy UPS: online, line-interactive a offline

UPS se střídavým výstupem existují ve třech hlavních typech. Japonsky se jim říká joji inverter (online), line-interactive a joji shoyo (offline neboli standby). Norma IEC 62040-3 o provozních vlastnostech UPS (japonskou obdobou je JIS C 4411-3, v ČR je převzata jako ČSN EN IEC 62040-3) třídí UPS podle závislosti výstupu na vstupu a tři typy do ní obvykle spadají takto:

• VFI (nezávislé na napětí i frekvenci): online UPS s dvojitou konverzí
• VI (nezávislé na napětí): line-interactive UPS
• VFD (závislé na napětí i frekvenci): offline (standby) UPS

Všechny tři typy dobíjejí baterii a při výpadku napájí zátěž. Liší se běžnou cestou výkonu, způsobem regulace napětí, dobou přepnutí na baterii a ztrátami i oteplením.

Jedna a táž jednotka může podle provozního režimu změnit třídu. Schneider Electric uvádí, že UPS s dvojitou konverzí ve vysoce účinném režimu (eco) může odpovídat třídě VFD, proto ověřte třídu pro režim, ve kterém bude UPS pracovat.

Online UPS (dvojitá konverze)

Online UPS převádí vstupní střídavé napětí na stejnosměrné i za běžného provozu a pak střídačem znovu vytváří střídavé. Zátěž je tedy napájena stále ze střídače a baterie je připojena na stejnosměrnou stranu.

Obrázek 3: Online UPS vytváří výstup znovu i za běžného provozu

Běžná cesta vede přes usměrňovač, stejnosměrnou sběrnici a střídač. Při provozu z baterie pracuje stejný výstupní střídač dál.

Nabíjení a vybíjení baterie i ochranné obvody jsou zjednodušeny. V obtoku výkon neprochází běžnou konverzní cestou a ochrana, kterou UPS poskytuje, se mění.

Když vstup vypadne, stejnosměrná strana odebírá energii z baterie a týž střídač udržuje střídavý výstup. Protože se cesta výkonu nepřepíná, nevzniká při přechodu z běžného provozu na baterii žádné přerušení.

Online jednotky dobře regulují výstupní napětí a frekvenci, proto se používají pro servery a řídicí zařízení s přísnými nároky na kvalitu napájení. Do jaké míry konkrétní jednotka oddělí zátěž od poruch na vstupu, zjistíte z hodnot v katalogovém listu, například z rozsahu vstupního napětí a přesnosti výstupu.

Protože neustále převádějí výkon, mají online jednotky ztráty při konverzi a víc se zahřívají. Místo instalace zvolte podle teploty v rozvaděči a cesty proudění vzduchu a dodržte volné prostory, které výrobce vyžaduje pro chlazení a údržbu.

Některé modely mají obtok (bypass), který při přetížení nebo vnitřní poruše přivede síťové napětí přímo na výstup. V obtoku střídač výstup nevytváří znovu, takže nepředpokládejte, že zátěž má stejnou ochranu jako za běžného provozu.

„Bez přerušení při přechodu na baterii“ není totéž co „bez přerušení při jakékoli poruše“. Přepnutí na baterii posuzujte zvlášť od podmínek přepnutí při poruchách a při údržbě. Podle toho, co musí při poruše zůstat v provozu, zvažte redundantní zapojení nebo servisní obtok.

Line-interactive UPS

Line-interactive UPS napájí zátěž za běžného provozu přes síťovou cestu a výkyvy napětí koriguje automatickou regulací napětí (AVR). Když napětí na vstupu stoupne nebo klesne, AVR upraví výstup, například přepnutím odboček transformátoru.

Obrázek 4: Korekce napětí za běžného provozu a bateriové napájení při výpadku

Koncepční příklad AVR s odbočkami autotransformátoru. Vstup a výstup mají společný vodič, nejde tedy o galvanicky oddělené zapojení.

Nabíjecí cesta a řídicí obvody jsou vynechány. Korekce napětí pomocí AVR za běžného provozu a přechod na baterii jsou dvě různé činnosti.

V rozsahu, který AVR zvládne, UPS koriguje napětí bez odběru z baterie. Když vstup vybočí z použitelného rozsahu nebo vypadne, UPS přepne zátěž ze síťové cesty na baterii a střídač.

Přepnutí trvá určitou dobu, proto ji porovnejte s přerušením, které zátěž snese. Údaje jako „několik milisekund“ jsou hodnoty z katalogového listu konkrétního modelu, ne čísla platná pro každou jednotku.

Oproti offline UPS přidává line-interactive za běžného provozu regulaci napětí a používá se pro servery a periferie. Průběh výstupu a potlačení rušení závisí na konkrétním návrhu, takže nepředpokládejte, že „line-interactive“ automaticky znamená „bez odrušení“.

Pokud výkyvy vstupu často překračují rozsah AVR, bude UPS opakovaně přecházet na baterii. Při porovnávání typů se hodí změřené kolísání napětí v místě instalace a četnost poruch.

Offline (standby) UPS

Offline UPS předává za běžného provozu síťové napětí přímo do zátěže a zároveň dobíjí baterii. Když zjistí výpadek nebo jinou poruchu vstupu, přepne zátěž přes střídač na baterii.

Obrázek 5: Offline UPS při poruše vstupu přepne výstup

Funkční náčrt přepínače. Nezobrazuje skutečné relé ani polovodičový spínač.

Zobrazuje síťovou cestu používanou za běžného provozu a bateriovou cestu při poruše. Průběh výstupu a ochranné funkce každého modelu ověřte zvlášť.

Protože střídač za běžného provozu nepřetržitě nepřevádí výkon, má offline UPS malou vlastní spotřebu. Mnoho modelů je malých a lehkých a používají se pro PC a periferie tam, kde je napájení stabilní.

Mezi poruchou vstupu a provozem z baterie je doba přepnutí. Jednotku volte tak, že tuto dobu porovnáte s přerušením, které zátěž snese.

Při provozu z baterie mají některé modely sinusový výstup a jiné obdélníkový. Průběh přizpůsobte tomu, co vyžaduje zdroj zátěže. Jednotka s dostatečným výkonem může být přesto špatnou volbou, pokud její průběh zátěži nevyhovuje.

Omron například uvádí, že jeho modely s obdélníkovým výstupem nesmí pracovat s PC nebo servery se zdroji s korekcí účiníku (PFC) ani s induktivními zátěžemi, jako jsou cívky a motory.

Zátěže typu motory a transformátory a zátěže s velkým zapínacím proudem je třeba ověřit podle podmínek připojení od výrobce. Připojení silových motorů závodu k malé univerzální UPS je jiná otázka než ochrana napájení řízení.

Obrázek 6 srovnává tři typy vedle sebe.

Obrázek 6: Srovnání běžné cesty, přepnutí a regulace napětí

Jen typické vlastnosti. Průběh výstupu, dobu přepnutí a funkci obtoku ověřte v katalogovém listu konkrétního modelu.

Hledisko	Online (dvojitá konverze)	Line-interactive	Offline (standby)
Japonský název	Joji inverter kyuden	Line-interactive	Joji shoyo kyuden
Typická třída podle IEC 62040-3	VFI	VI	VFD
Běžná cesta výkonu	Přes usměrňovač a střídač	Síťová cesta plus AVR	Síťová cesta
Přechod na baterii	Bez přerušení z běžného provozu	S dobou přepnutí	S dobou přepnutí
Regulace napětí za běžného provozu	Střídač vytváří výstup	AVR v rámci svého rozsahu	Sleduje vstup ze sítě
Co ověřit	Kvalita výstupu, ztráty, teplo, chování v obtoku	Rozsah AVR, doba přepnutí, četnost výkyvů vstupu	Doba přepnutí, průběh výstupu, kvalita napájení na místě

Přiřazení tříd IEC podle White Paper 1 společnosti Schneider Electric. Třída jednotky se může změnit podle provozního režimu (například v režimu eco).

Dimenzování UPS pro rozvaděč: VA, W a účiník

Výstupní výkon UPS je udán dvěma čísly: zdánlivým výkonem ve voltampérech (VA) a činným výkonem ve wattech (W). Připojená zátěž musí zůstat v mezích obou hodnot. Samotné vysoké VA nestačí a Omron uvádí, že překročení kterékoli z nich spustí alarm přetížení.

Hodnota ve W bývá nižší než ve VA a jejich poměr je výstupní účiník UPS. Schneider Electric uvádí, že činný výkon býval tradičně zhruba 60 % zdánlivého a že novější modely mají hodnoty blíž k sobě. Poměr nepředpokládejte, přečtěte si obě čísla v katalogovém listu.

Jako příklad uvažujme tři zátěže: řídicí jednotku 120 W / 150 VA, dohledové PC 180 W / 225 VA a síťový přepínač 40 W / 50 VA. Jde o vymyšlené hodnoty pro výpočet. Při skutečném výběru použijte maximální příkon každého zařízení z jeho katalogového listu.

Nyní předpokládejme hypotetickou UPS s výkonem 1 000 VA / 300 W. Hodnota ve VA má velkou rezervu, ale zátěž 340 W už překračuje jmenovitých 300 W. Seznam zátěží proto vždy porovnávejte s oběma hodnotami.

Rezerva zahrnuje i budoucí rozšíření a kolísání zátěže. Ani v rámci jmenovitých hodnot nelze vyloučit přetížení zapínacím proudem při rozběhu, proto posuzujte ustálený příkon a okamžité špičky zvlášť.

Doba zálohování: jak číst křivku

Doba zálohování téže UPS se mění s výkonem zátěže ve wattech. Skutečnou zátěž si najděte v tabulce nebo na křivce doby zálohování od výrobce a ověřte, že pokrývá čas potřebný na uložení dat a vypnutí.

Vynásobením napětí a kapacity baterie (V × Ah) získáte hrubou představu o uložené energii. Skutečná doba zálohování závisí také na podmínkách vybíjení, ztrátách při konverzi a konečném vybíjecím napětí, takže vydělením této energie zátěží ve wattech chování konkrétního modelu nezjistíte.

Potřebnou dobu poskládejte z kroků, které musí proběhnout: čekání na detekci výpadku, uložení záznamů, zastavení zařízení a ukončení OS. Nevolte pevné číslo, třeba 10 minut. Počítejte s délkou těchto kroků při velkém vytížení a s rezervou před koncem.

Stárnutí baterie a okolní teplota ubírají z dostupného času. Fuji Electric například doporučuje volit alespoň dvojnásobek potřebné doby zálohování a uvádí, že na konci životnosti baterie klesá doba zálohování na polovinu počáteční hodnoty. Rezervu nastavte tak, aby UPS pokryla požadovanou dobu až do plánované výměny baterie.

Teplo uvnitř rozvaděče, zablokované proudění vzduchu a horké místo instalace zkracují životnost baterie i UPS. Interval výměny baterie určete podle typu baterie a teplotních podmínek modelu.

Na výstupu UPS se dostupný zkratový proud liší mezi provozem střídače a obtokem. Zkratové a přetěžovací charakteristiky UPS porovnejte s vypínacími charakteristikami ochranných jističů (CP) a pojistek a podle obou režimů navrhněte uspořádání větví a koordinaci ochran.

V rámci údržby pravidelně prověřujte historii alarmů, stav baterie, změny zátěže a požadovanou dobu zálohování. Čekat na skutečný výpadek je špatný způsob, jak odhalit slabou baterii, proto kombinujte autodiagnostiku modelu s plánovanou zkouškou, jejíž dopad na proces je řízený.

Japonské napájení: 100/200 V a 50/60 Hz

Japonská nízkonapěťová síť se liší od české (a evropské) a projeví se přímo na štítcích UPS. Standardní zásuvkové napětí je 100 V a mnoho budov používá jednofázovou třívodičovou soustavu (tanso sansen-shiki), která dává 100 V mezi fází a nulovým vodičem a 200 V mezi fázemi. Továrny používají i třífázových 200 V a rozvaděč napájený z 200 V může mít řídicí transformátor, který snižuje napětí na 100 V pro řídicí obvody.

Kmitočet je v Japonsku rozdělen podle oblasti. Východní Japonsko používá 50 Hz a západní 60 Hz, hranice vede zhruba od řeky Fudži v prefektuře Šizuoka k oblasti Itoigawa v prefektuře Niigata. Protože řeka Fudži dělí samotnou prefekturu Šizuoka, hranice nesleduje hranice prefektur, ověřte proto kmitočet pro konkrétní závod, ne pro prefekturu.

Tabulka porovnává jmenovité hodnoty v Japonsku a v Česku.

Země	Jmenovité napětí (jednofázová zásuvka)	Třífázová síť	Kmitočet
Japonsko	100 V	200 V (průmysl)	50 Hz (východ) / 60 Hz (západ)
Česko	230 V	400 V	50 Hz

Pro UPS v japonském rozvaděči z toho plyne:

• Vstupní napětí: UPS označená „AC100V“ je stavěná pro japonských 100 V. Na síti 230 V potřebuje snižovací transformátor na 100 V, nebo náhradu určenou pro místní napětí. Výstup 100 V se také musí shodovat s řídicím napětím rozvaděče.
• Vstupní kmitočet: katalogové listy japonských UPS uvádějí jmenovitý vstupní kmitočet, například „50/60 Hz ±4 Hz“. Ověřte, že rozsah pokrývá kmitočet vaší sítě a jak jednotka kmitočet volí.
• Výstupní kmitočet při provozu z baterie: výstupní kmitočet střídače musí odpovídat tomu, co zátěže očekávají. Zeptejte se dodavatele, jak jednotka výstupní kmitočet nastavuje.
• Okno vstupního napětí: rozsah, ve kterém UPS zůstává na síťovém napájení, je odvozen od jmenovitého napětí. Okno postavené kolem 100 V se na jinou síť nepřenáší a ve slabší síti může i správně dimenzovaná UPS často přecházet na baterii.

Dovoz stroje z Japonska s UPS uvnitř

Když se stroj postavený v Japonsku dodává k vám, je třeba UPS posoudit samostatně. Typ a výkon jsou jen část otázky. Následující body vyřešte před expedicí.

• Strategie napětí: ponechat japonskou UPS na 100 V a před ni zařadit snižovací transformátor, nebo ji nahradit UPS pro místní napětí. V obou případech musí řídicí napětí za UPS zůstat takové, pro jaké byl rozvaděč navržen. Má-li rozvaděč hlavní vstup 200 V, vyřešte stejným způsobem i transformaci z 400 V.
• Shoda a bezpečnost: bezpečnostní norma UPS je IEC 62040-1 (v EU EN 62040-1) a požadavky na elektromagnetickou kompatibilitu řeší IEC 62040-2. Norma UL 1778, kterou uvádějí americké dokumenty, se v Evropě nepožaduje, ale její uvedení na štítku neznamená shodu s evropskými požadavky. Požádejte dodavatele o prohlášení o shodě a o podklady k celkovému posouzení stroje a nechte si je zkontrolovat osobou odpovědnou za shodu stroje (výrobcem nebo dovozcem).
• Výkonová specifikace: pokud vaše specifikace vyžaduje třídu IEC 62040-3 (VFI, VI nebo VFD), požádejte dodavatele, aby uvedl třídu jednotky a provozní režim, pro který platí.
• Baterie: ověřte typ baterie, očekávaný interval výměny při teplotě ve vašem závodě a to, zda lze náhradní baterie koupit na místě. Přepravu baterií ověřte podle platných předpisů pro přepravu nebezpečných věcí.
• Signály pro vypnutí: potvrďte rozhraní (bezpotenciálové kontakty, sériové spojení nebo síťová karta), význam signálů a to, zda je software pro řízené vypnutí a příručky k dispozici v angličtině.
• Dokumentace: příručky UPS, hlášení alarmů a štítky mohou být jen v japonštině. Požadujte před expedicí anglické, u strojů i české verze návodu.

Práce uvnitř UPS a na její baterii patří jen osobě s odpovídající kvalifikací a řídí se pokyny výrobce a předpisy BOZP. Baterie totiž drží napětí i po odpojení od sítě.

Kontrolní seznam: posouzení UPS pro řídicí rozvaděč

Tento seznam použijte při kontrole návrhu rozvaděče nebo nabídky UPS od japonského dodavatele.

• Účel: jen přečkání poruch, řízené vypnutí, nebo obojí
• Chráněný rozsah: vypsané všechny zátěže na výstupu UPS (řídicí jednotka, HMI/PC, síťové přepínače, polní zařízení); určené zátěže, které se při výpadku zastaví
• Typ: online, line-interactive nebo offline; třída IEC 62040-3 a provozní režim, pro který platí
• Doba přepnutí: hodnota z katalogového listu porovnaná s tím, co snese každá zátěž
• Průběh výstupu: sinusový nebo obdélníkový při provozu z baterie; vhodný pro zdroje s PFC a induktivní zátěže
• Výkon: celková zátěž v mezích VA i W s rezervou; zapínací proud ověřen
• Doba zálohování: odvozená z postupu vypnutí; ověřená na křivce při skutečné zátěži; rezerva na stárnutí baterie a teplotu
• Napájení: rozsah vstupního napětí a kmitočtu UPS odpovídá síti na místě; výstupní napětí odpovídá řídicímu napětí rozvaděče
• Obtok: jakou ochranu zátěž v obtoku ztrácí a zda je potřeba servisní obtok
• Ochrana: zkratový proud v režimu střídače i obtoku koordinovaný s navazujícími ochrannými přístroji
• Signály a software: signály „z baterie“ a „baterie téměř vybitá“ zapojené a definované; software pro řízené vypnutí nastavený a odzkoušený
• Obnovení: pořadí a podmínky opětovného spuštění po návratu napájení; žádný neočekávaný rozběh výstupů
• Teplo a údržba: místo instalace, volné prostory, interval výměny baterie, plán autodiagnostiky
• Shoda a dokumenty: požadovaná shoda pro EU a prohlášení o shodě; příručky a štítky v angličtině, případně v češtině

Otázky pro japonského dodavatele

Tyto otázky můžete zkopírovat do e-mailu nebo do technického dotazníku.

• Pošlete prosím výrobce UPS, typové označení a katalogový list. Jde o online (joji inverter), line-interactive, nebo offline (joji shoyo) typ?
• Jaký je rozsah vstupního napětí a kmitočtu UPS? Může jednotka pracovat na naší síti [napětí] V, [kmitočet] Hz? Pokud ne, co navrhujete (transformátor, nebo UPS pro místní napětí)?
• Vypište prosím všechny zátěže připojené na výstup UPS s hodnotami ve W a VA a ukažte součet ve srovnání s jmenovitými hodnotami UPS.
• Na jakou dobu zálohování jste UPS navrhli a při jaké zátěži? Ukažte prosím kroky vypnutí, které pokrývá, a křivku doby zálohování, ze které jste vycházeli.
• Jaká je doba přepnutí na baterii a jaký je průběh výstupu při provozu z baterie?
• Za jakých podmínek UPS přejde do obtoku a co se děje se zátěží v obtoku?
• Které stavové signály UPS jsou zapojeny na PLC nebo PC a co který znamená? Je součástí dodávky a nastaven software pro řízené vypnutí?
• Jaký je typ baterie a doporučený interval výměny? Lze náhradní baterie sehnat mimo Japonsko?
• Jakou shodu a bezpečnostní certifikaci UPS má (například EN 62040-1, prohlášení o shodě CE)? Jsou k dispozici příručky v angličtině?

Meze tohoto průvodce

• Průvodce se zaměřuje na UPS se střídavým výstupem pro napájení řízení. Velké třífázové systémy a stejnosměrné UPS se řídí stejnými principy, ale vyžadují návrhové pokyny samotného výrobce.
• Doby přepnutí, průběhy výstupu, vstupní rozsahy a doby zálohování se liší podle modelu. Vždy používejte katalogový list konkrétní jednotky.
• Čísla v příkladu dimenzování a rezerva 20 % jsou ilustrace, ne návrhová pravidla. Vaše firma nebo projekt může mít vlastní rezervu.
• Napětí v tabulce zemí jsou jmenovité hodnoty. Průmyslové sítě a skutečné napětí ve vašem závodě se mohou lišit.
• Jakou shodu UPS potřebuje a jak se má rozvaděč při ztrátě napájení chovat, závisí na specifikaci projektu, platných předpisech a bezpečnostním návrhu. Tato rozhodnutí patří odpovědnému technikovi a příslušnému orgánu. Odkazy na normy ČSN EN ověřte v aktuálním katalogu norem.

Často kladené otázky

Udrží UPS v chodu celý stroj?

Ne. Udrží v chodu jen zařízení zapojená na její výstup a jen tak dlouho, dokud vydrží baterie. Pokud se zastaví silové napájení motorů, přístrojový vzduch nebo sítě na jiných okruzích, proces možná nepůjde dokončit. Při návrhu proto určete, která zařízení zůstanou v chodu a která se zastaví.

Zůstane online UPS bez přerušení při každé poruše?

Ne. Online UPS nemá přerušení při přechodu z běžného provozu přes střídač na baterii. Vnitřní poruchy, přetížení a provoz v obtoku nebo při údržbě jsou jiné podmínky, proto si i pro ně přečtěte provozní specifikaci každého modelu.

Online nebo line-interactive UPS: co do rozvaděče?

Záleží na zátěži a na síti v místě. Online zvolte, když zátěž nesnese žádnou mezeru při přepnutí nebo když v síti často kolísá napětí a kmitočet. Line-interactive může stačit, když zátěž snese dobu přepnutí z katalogového listu a vstup obvykle zůstává v rozsahu AVR.

Poběží větší UPS déle?

Ne nutně. Výstupní výkon ve VA a W a doba zálohování z baterie jsou dvě samostatné vlastnosti. Dvě UPS se stejným výkonem mohou mít různou dobu zálohování podle baterie, takže jednotku volte podle tabulky doby zálohování pro svou zátěž ve wattech.

Uloží UPS data automaticky?

Sama o sobě ne. UPS jen dodává energii, takže potřebujete software pro řízené vypnutí nebo síťové či kontaktní signály, které aplikacím a OS řeknou, aby se ukončily, dokud je v baterii energie. Po návratu napájení se baterie nenabije okamžitě, proto určete také pořadí a podmínky opětovného spuštění.

Zdroje

• Typy UPS, třídy závislosti na vstupu podle IEC 62040-3 (VFD, VI, VFI), změna třídy v režimu eco: Schneider Electric, White Paper 1 „The Different Types of UPS Systems“ (anglicky)
• VA a W a tradiční poměr 60 %: Schneider Electric FAQ FA157485 (anglicky); Schneider Electric blog „VA vs Watts: What's the Difference Anyway?“ (anglicky)
• Regulace napětí AVR a provoz z baterie: Schneider Electric FAQ FA158913 (anglicky)
• Koordinace ochran za UPS: Schneider Electric FAQ FAQ000280512 (anglicky)
• Japonské typy UPS a průběhy výstupu: Omron Social Solutions, způsoby napájení UPS (japonsky)
• Meze VA/W, doba přepnutí, omezení obdélníkového výstupu, podmínky doby zálohování: Omron Social Solutions, výklad specifikačních položek (japonsky)
• Opětovné spuštění po návratu napájení: Omron Social Solutions FAQ (japonsky); Schneider Electric FAQ FA342238 (japonsky)
• Přehled UPS a software pro řízené vypnutí: Omron Industrial Automation, technický průvodce UPS (japonsky); software pro vypnutí (japonsky)
• Rezerva doby zálohování (2×) a pokles na polovinu na konci životnosti baterie: Fuji Electric, jak vybrat UPS (japonsky)
• Poruchy napájení, typy a obtok: Mitsubishi Electric, vlastnosti UPS (japonsky)
• Krátkodobé poklesy napětí: Kansai Transmission and Distribution (japonsky)
• AVR s odbočkami autotransformátoru (princip obrázku 4): Renesas, aplikační poznámka CM-314 (anglicky)
• JIS C 4411-3:2014 (japonský protějšek IEC 62040-3): náhled Japonské asociace norem (japonsky); IEC 62040-3:2021: IEC Webstore (anglicky)
• IEC 62040-1 (bezpečnostní požadavky na UPS): IEC Webstore (anglicky)
• Jmenovité napětí a kmitočet podle zemí: WorldStandards, „Plug, socket and voltage by country“ (anglicky)
• Hranice 50/60 Hz v Japonsku: Hitachi Energy, propojení japonských sítí HVDC (japonsky)
• Jednofázová třívodičová soustava 100/200 V: Watanabe building services, glosář (anglicky)