От Джъстин Солис

„Колко време ще издържи батерията ми?“ и "Какво трябва да направя, за да поддържам правилно моето непрекъсваемо захранване (UPS)?" са много често срещани въпроси, повдигнати от собствениците на UPS. Малцина разбират, че UPS не е просто резервна батерия и че, както всеки електронен компонент, той има продължителност на живота. Много от факторите, които влияят върху живота на батерията, влияят и върху електрониката на UPS. Някои фактори могат да бъдат контролирани чрез прилагане на превантивни мерки или просто конфигуриране на някои основни настройки на UPS. Тази статия се фокусира върху ключовите фактори, които влияят на UPS и живота на батерията, и предлага няколко прости препоръки и насоки, които да ви помогнат да управлявате еднофазен UPS, за да увеличите максимално експлоатационния живот и общата наличност.

Въведение

Програмите за превантивна поддръжка и инспекции са жизненоважни за извличането на максимума от UPS системите. Провеждането на проверки обаче не е достатъчно. Трябва да се води запис на вида на извършената поддръжка и състоянието на оборудването. Подробно регистриране на извършените работи по поддръжката и засегнатите области (напр. Намален живот на батерията) ще помогне на потребителя да предскаже неизправности, както и на екипа за поддръжка, ако в бъдеще възникне проблем.

еднофазни
Фигура 1. Продължителност на живота на батерията спрямо температурата

Компоненти, по-склонни към отказ

Поради важността на оборудването и информацията, които UPSs естествено се изискват за защита, те са склонни да бъдат надеждни и трайни. Съществува обаче възможност по-възрастните да претърпят механична или електрическа повреда. Следните са най-честите причини за повреда в UPS:
+ Батерии
+ Фенове
+ Електролитични кондензатори
+ Варистори от метален оксид (MOV)
+ Релета

Никоя батерия не трае вечно и UPS батериите не са изключение. Въпреки това, животът на батерията може да бъде увеличен, като се работи при препоръчаните от производителя условия, обикновено описани в ръководството за потребителя. За да помогнат на потребителите да наблюдават своите UPS, новите устройства са готови да предупреждават потребителя, когато батерията е към края на полезния си живот, като:
+ Предвиждане на датите за смяна на батерията
+ Натоварване с компенсация на температурата
+ Автоматизирани самотестове

Най-широко използваният тип батерия в еднофазен UPS е оловно-киселинната (VRLA) батерия, регулирана от клапани. Очакваният полезен живот на тези батерии обикновено е между три и пет години при работните условия, препоръчани от производителя. Продължителността на живота обаче ще варира значително в зависимост от пет фактора: местоположение, околна температура, колоездене, поддръжка, химия на акумулатора и съхранение на батерията. Проактивността и осъзнаването на тези характеристики и условия ще ви помогнат да увеличите продължителността на живота на UPS и да се подготвите за внезапно прекъсване на захранването.

Когато инсталира UPS, потребителят трябва да определи мястото за инсталиране, което осигурява най-добрата защита на захранването на оборудването за информационни технологии (IT) в стаята. Препоръчително е да инсталирате UPS в контролирана температура. UPS не трябва да се намира в близост до отворени прозорци или зони с висока влажност; и околната среда трябва да бъде без корозивни изпарения и излишни замърсявания. UPS не трябва да работи, когато температурата и влажността надхвърлят определените граници. Вентилационните отвори отпред, отстрани или отзад на устройството не трябва да бъдат запушени. Таблица 1. Капацитет спрямо броя на циклите

Всички батерии имат номинален капацитет, който се определя въз основа на определени условия. Номиналният капацитет на UPS батерията се основава на околната температура от двадесет и пет градуса (25 ° C). Работата с UPS под тези условия ще увеличи живота и оптимизира работата. Въпреки че ще продължи да работи при различни температури, важно е да се отбележи, че това ще намали производителността и живота на вашата батерия, както е показано на фигура 1. Общо правило е, че на всеки десет градуса (10 ° C) или така по-горе от околната температура от двадесет и пет градуса (25 ° C) животът на батерията ще бъде намален с петдесет процента (50%). Следователно е от съществено значение да поддържате UPS на подходяща температура, за да увеличите максимално полезния му живот и възможности.

Повечето еднофазни UPS батерии са класифицирани като „необслужваеми“, така че много потребители погрешно приемат, че няма нужда да наблюдават или поддържат батериите. Батерията, която не се нуждае от поддръжка, се отнася само до факта, че не се нуждае от подмяна на течности и затова е от съществено значение да се разбере как правилно да се грижите и наблюдавате батериите.
Необходими са периодични прегледи за поддръжка, за да се оцени състоянието на батерията. Батерията трябва да се проверява визуално и да се проверява за чистота, възможни течове и прекомерно издуване. Всички останали прах, мръсотия или отломки трябва да бъдат отстранени, за да се избегнат къси съединения или повреда на земята. Ако батерията изтича или изпъква, тя трябва да бъде заменена и изхвърлена правилно.

Химия на батерията

Химията на оловните батерии, използвани в UPS, определя способността на батерията да съхранява и захранва енергия. Този капацитет неизбежно ще намалее с времето. Дори ако се спазват всички указания за поддръжка, батерията има краен живот и в крайна сметка ще трябва да бъде заменена.
VRLA батерията трябва да бъде заменена, когато достигне края на своя полезен живот, който IEEE определя като точка, в която вече не може да доставя осемдесет процента (80%) от номиналния си капацитет. Тази загуба на капацитет отразява влошаването на вътрешните компоненти на батерията. Когато батерията достигне тази точка, процесът на разграждане се ускорява и трябва да бъде заменен. Дори ако UPS батерията е в състояние да осигури достатъчно време за архивиране, трябва да се избере замяна. Влошените вътрешни компоненти на батерията увеличават вероятността от непланирано престой и изтичане на батерията. Таблица 2. Обобщение на компонентите, най-предразположени към отказ

Съхранение на батерията

По-активните собственици на UPS могат да закупят резервна батерия, преди да е необходима, за да се избегнат потенциалните последици от престоя. Въпреки че това е приемлива и дори препоръчителна практика, има някои важни фактори, които трябва да се вземат предвид при съхранение на батерията на UPS.
Неизбежно е неизползваната батерия да види своя жизнен цикъл намален. Оловно-киселинните батерии, като тези, използвани в еднофазни UPS, се саморазреждат и затова се препоръчва презареждане на съхранените батерии на всеки шест месеца. Независимо от честотата на презареждане, натрупаното време за съхранение не трябва да надвишава една година. Неспазването на тези препоръки ще доведе до трайна загуба на капацитет в рамките на осемнадесет до тридесет месеца.
Ако зареждането на батерията по време на съхранение е невъзможно, препоръчително е да съхранявате батерията при десет градуса (10 ° C) или по-ниско. Това ще забави цикъла на разграждане на батерията и ще помогне да се увеличи продължителността на живота.

Както беше обсъдено в предишния раздел, температурата може да има значителен ефект върху продължителността на живота на компонентите на UPS. За да смекчат въздействието на топлината, повечето са оборудвани с вентилатори, които помагат за отвеждане на топлината от уреда и поддържат температурата в препоръчания температурен диапазон. Ако са изпълнени препоръчаните условия, продължителността на живота на феновете ще бъде до десет години. Продължителността на живота на вентилаторите зависи до голяма степен от средата, в която е инсталиран UPS. В типичен UPS вентилаторът ще се включи или ускори в следните случаи:
+ Липсата на налично захранване и UPS е принуден да използва батерии.
+ Температурата вътре в уреда надвишава определено ниво, обикновено около 38 градуса.
+ Свързаният с единица товар надвишава предварително определен праг, обикновено седемдесет до осемдесет процента (70 до 80%) от оперативния капацитет.

Единственият начин да удължите живота на вентилатора е да ограничите ситуациите, когато той е принуден да работи. Следователно поддържайте околната температура в рамките на определен диапазон, наблюдавайте UPS за необичайни или чести цикли и изберете подходящ размер UPS, който може удобно да поддържа товара и да увеличи живота на вентилатора. Фигура 2. Пример за комуникационна карта на UPS (това е мрежовата комуникационна карта на Schneider Electric)

Електролитните кондензатори имат функцията за изглаждане и филтриране на колебанията на напрежението. При нормални условия продължителността на живота му е до десет години. Както при батериите, най-важният фактор, влияещ върху очаквания живот на електролитен кондензатор, е температурата и влажността. Както при батериите, общо правило е да се помни, че на всеки десет градуса (10 ° C) температурата спада, животът на кондензатора ще се удвои, следвайки закона на Арениус за химическата активност.
И както в случая с оловните батерии в UPS, наблюдението на околната среда и гарантирането, че тя остава в определения диапазон на околната температура значително ще подобри продължителността на живота на електролитните кондензатори.

Варистори от метален оксид (MOV)

MOV експлоатационният живот е по-труден за предвиждане от гореспоменатите компоненти. Основната причина е, че MOV обикновено отказват, след като са изложени на чести и/или екстремни скокове на напрежението.
UPS са проектирани да осигурят защита от пренапрежение на цялото оборудване, свързано към него. За да направите това, използвайте MOV, за да поемете излишното напрежение. Понякога преходното напрежение може да бъде твърде силно, за да може MOVs да поеме и по този начин да бъде разрушено. Въпреки че потребителят може да направи малко, за да избегне ефектите от екстремни скокове на напрежението, знаейки кои събития могат да доведат до отказ на MOV, ще помогне на потребителя да бъде подготвен и да идентифицира проблема, ако възникне.

Подобно на MOV, продължителността на живота на релета, инсталирани в UPS, е трудно да се предвиди. Релетата са електрически превключватели, които позволяват на UPS да работи и да превключва между батерия и неакумулаторна мощност. При нормални обстоятелства UPS е малко вероятно да заработи достатъчно, за да доведе до отказ на реле; неправилната конфигурация или отказът на фърмуера обаче може да доведе до прекомерна употреба и евентуален отказ.
Необичайно високото колоездене може да означава, че UPS не работи правилно, така че релетата и батерията може да страдат. Познаването и откриването на тези проблеми трябва да позволи на потребителя да бъде проактивен и да коригира настройките на фърмуера, за да избегне значителни щети, преди да се появят.
Таблица 2 обобщава продължителността на живота и факторите, които влияят върху живота на петте третирани преди това компонента.

Съображения за топологията

Обикновено продължителността на живота, обсъдена в тази статия, се отнася за всички еднофазни UPS; специфичната топология обаче ще повлияе на тези повреди, към които UPS е най-уязвим.
Предимствата и недостатъците на двете най-често срещани топологии ще бъдат разгледани накратко по-долу: интерактивно и онлайн двойно преобразуване.

Онлайн-интерактивен UPS

Онлайн интерактивният UPS обуславя и регулира променливотоковото захранване от мрежата и за това обикновено използва само главен преобразувател на мощност. Когато има променлив ток, блокът "интерфейс за захранване" филтрира мощността, елиминира скоковете на напрежението и осигурява достатъчно регулиране на напрежението. Основният преобразувател на мощност (блокът "инвертор") пренасочва част от входящото променливотоково захранване, за да поддържа батериите напълно заредени, докато е налице мрежовото напрежение. Това обикновено изисква по-малко от десет процента (10%) от номиналната мощност на UPS, така че компонентите остават хладни в този работен режим, намалявайки вероятността от надвишаване на препоръките за околната температура.

Онлайн UPS с двойно преобразуване

Съображения за надеждност

И в двете топологии има определени аспекти на проектите, които на теория увеличават или намаляват надеждността и експлоатационния живот. В случай на интерактивен UPS, намаленият брой компоненти и студената работа на основната степен на мощност са склонни да увеличат надеждността и експлоатационния живот. В случай на двойно преобразуване онлайн, постоянната работа и високите работни температури са склонни да намаляват надеждността и експлоатационния живот.
На практика обаче надеждността обикновено се определя от качеството на дизайна и конструкцията на UPS и от качеството на компонентите, независимо от топологията. Тъй като качеството зависи от производителя, може да има висококачествени онлайн дизайни за двойно преобразуване и нискокачествени интерактивни дизайни и обратно.

Значението на управлението

Въпреки че превантивната поддръжка е от съществено значение за увеличаване на продължителността на живота, правилното управление оптимизира работата и възможностите на UPS. Днес много производители предлагат софтуер, предназначен да осигури защита, управляемост, съвместимост и удобство.
Разширеният софтуер за управление на UPS трябва да предлага контрол и конфигуриране, безопасно изключване на системата и възможност за отчитане на захранването. Докладите за разходите за използване на енергия и въглероден диоксид помагат да се разбере по-добре енергията, консумирана от ИТ оборудването, което ви позволява да оптимизирате използването на енергия. Разширените функции за анализ помагат да се идентифицират причините за потенциални проблеми, свързани с електрозахранването, преди да се появят, като се гарантира безопасността на защитеното оборудване.
В допълнение към софтуера за управление, някои производители предлагат и комуникационни карти за проактивно 24/7 наблюдение и управление от едно софтуерно приложение.
Тези карти често предлагат функции за уведомяване, които информират потребителя за възникване на проблеми. Фигура 2 показва пример за комуникационна карта.

Край на живота

Завършеност

UPS са проектирани да бъдат трайни и надеждни, но за да се увеличи максимално потенциала на UPS, се изисква подходяща грижа от страна на потребителя. Повечето потребители са наясно, че с течение на времето ще трябва да сменят батериите, въпреки че мнозина пренебрегват важността на мониторинга и поддръжката. Това е лесно, тъй като животът на батерията и животът на UPS често се влияят от подобни фактори, които потребителят обикновено може да смекчи.
Температурата и честотата на използване са двете характеристики, които трябва да се следят най-внимателно, но важността на редовните инспекции, подмяната на блока и съхранението на блока не може да бъде надценена. Разбирането на важността на тези ефекти и извършването на правилна поддръжка е от съществено значение при съставянето на план за поддръжка, който отговаря на вашите нужди. Подобно на батериите, UPS имат жизнен цикъл и няма да продължат вечно. Въпреки това, тези, които продължават по-дълго и осигуряват най-добро представяне, са тези, които са преминали най-добрите грижи и управление.