Írta: Justin Solis

- Meddig fog tartani az akkumulátorom? és "Mit tegyek a szünetmentes tápegység (UPS) megfelelő fenntartása érdekében?" a UPS tulajdonosai által nagyon gyakran feltett kérdések. Kevesen értik, hogy az UPS nem csak tartalék akkumulátor, és mint minden elektronikus alkatrész, várható élettartama is van. Az akkumulátor élettartamát befolyásoló tényezők közül sok az UPS elektronikáját is befolyásolja. Néhány tényező megelőző intézkedések alkalmazásával vagy az UPS néhány alapvető beállításának egyszerű konfigurálásával szabályozható. Ez a cikk azokra a kulcsfontosságú tényezőkre összpontosít, amelyek befolyásolják az UPS-t és az akkumulátor élettartamát, és néhány egyszerű ajánlást és iránymutatást ad az egyfázisú UPS kezeléséhez az élettartam és az általános rendelkezésre állás maximalizálása érdekében.

Bevezetés

A megelőző karbantartási ütemezés és ellenőrzések elengedhetetlenek ahhoz, hogy a legtöbbet hozzuk ki a UPS-rendszerekből. Az ellenőrzések lefolytatása azonban nem elegendő. Nyilvántartást kell vezetni az elvégzett karbantartás típusáról és a berendezés állapotáról. Az elvégzett karbantartási munkák és az érintett területek (például az akkumulátor élettartamának csökkentése) részletes naplózása segít a felhasználónak a hibák előrejelzésében, valamint az ügyfélszolgálatban, ha a jövőben probléma merül fel.

egyfázisú
1. ábra Az akkumulátor várható élettartama a hőmérséklet függvényében

A kudarcra hajlamosabb alkatrészek

A szünetmentes tápegységek védelméhez szükséges berendezések és információk fontossága miatt ezek megbízhatóak és tartósak. Lehetséges azonban, hogy idősebbek mechanikai vagy elektromos meghibásodást szenvedjenek. Az alábbiak a leggyakoribb hibák okai egy UPS-ben:
+ Elemek
+ Rajongók
+ Elektrolit kondenzátorok
+ Fémoxid-varisztorok (MOV)
+ Relék

Egyetlen akkumulátor sem tart örökké, és az UPS akkumulátorai sem kivételek. Az akkumulátor élettartama azonban maximalizálható, ha a gyártó által ajánlott körülmények között üzemelteti, amelyet általában a felhasználói kézikönyv ismertet. Annak érdekében, hogy a felhasználók felügyelhessék UPS-jüket, az új egységek készen állnak arra, hogy figyelmeztessék a felhasználót, ha az akkumulátor hasznos élettartama végéhez közeledik:
+ Az elemcsere dátumainak előrejelzése
+ Hőmérséklet-kompenzált terhelés
+ Automatizált öntesztek

Az egyfázisú UPS-ben a legelterjedtebb típusú akkumulátor a szeleppel szabályozott ólom-sav (VRLA) akkumulátor. Ezeknek az akkumulátoroknak a várható élettartama általában három és öt év között van a gyártó által ajánlott üzemi körülmények között. A várható élettartam azonban öt tényező alapján változik: hely, környezeti hőmérséklet, kerékpározás, karbantartás, az akkumulátor kémia és az akkumulátor tárolása. Ha proaktívan ismeri ezeket a jellemzőket és feltételeket, az maximalizálja az UPS várható élettartamát, és felkészülhet minden hirtelen áramkimaradásra.

Az UPS telepítésekor a felhasználónak meg kell határoznia azt a telepítési helyet, amely a helyiség informatikai (IT) berendezéseinek a legjobb energiaellátást biztosítja. Javasoljuk, hogy az UPS-t hőmérséklet-szabályozott környezetbe telepítse. Az UPS-t nem szabad nyitott ablakok vagy magas páratartalmú területek közelében elhelyezni; és a környezetnek mentesnek kell lennie maró füsttől és felesleges szennyeződéstől. Az UPS nem működhet, ha a hőmérséklet és a páratartalom meghaladja a megadott határértékeket. Az egység elején, oldalán vagy hátulján lévő szellőzőnyílásokat nem szabad akadályozni. 1. táblázat: Kapacitás és a ciklusok száma

Minden elem névleges kapacitása meghatározott feltételek alapján kerül meghatározásra. Az UPS akkumulátorának névleges kapacitása huszonöt fok (25 ° C) környezeti hőmérsékleten alapul. Az UPS ilyen körülmények közötti üzemeltetése maximalizálja az életet és optimalizálja a teljesítményt. Noha továbbra is változó hőmérsékleten fog működni, fontos megjegyezni, hogy ez csökkenti az akkumulátor teljesítményét és élettartamát, amint az az 1. ábrán látható. Általános ökölszabály, hogy tíz fokonként (10 ° C) ill. így huszonöt fokos (25 ° C) környezeti hőmérséklet felett az akkumulátor élettartama ötven százalékkal (50% -kal) csökken. Ezért elengedhetetlen az UPS megfelelő hőmérsékleten tartása annak élettartama és képességeinek maximalizálása érdekében.

A legtöbb egyfázisú UPS elemet "karbantartásmentes" kategóriába sorolják, így sok felhasználó tévesen feltételezi, hogy nincs szükség az akkumulátorok felügyeletére vagy karbantartására. A karbantartás nélküli akkumulátor csak arra utal, hogy nem igényel folyadékcserét, ezért elengedhetetlen megérteni az akkumulátorok megfelelő gondozását és felügyeletét.
Időszakos karbantartási vizsgálatokra van szükség az akkumulátor állapotának felméréséhez. Az elemet szemrevételezéssel ellenőrizni kell, és ellenőrizni kell annak tisztaságát, esetleges szivárgását és túlzott kidudorodását. A maradék port, szennyeződést vagy törmeléket el kell távolítani a rövidzárlat vagy a földi hiba elkerülése érdekében. Ha az akkumulátor szivárog vagy kidudorodik, akkor azt megfelelően ki kell cserélni és meg kell semmisíteni.

Akkumulátor kémia

A szünetmentes tápegységekben használt ólom-sav akkumulátorok kémiája meghatározza az akkumulátor képességét az energia tárolására és ellátására. Ez a kapacitás az idő múlásával elkerülhetetlenül csökken. Még akkor is, ha az összes karbantartási előírást betartják, az akkumulátor élettartama korlátozott, és végül ki kell cserélni.
A VRLA akkumulátort ki kell cserélni, amikor eléri élettartama végét, amelyet az IEEE úgy határoz meg, mint azt a pontot, amikor a névleges kapacitás nyolcvan százalékát (80% -át) már nem tudja ellátni. Ez a kapacitásveszteség az akkumulátor belső alkatrészeinek romlását tükrözi. Amikor az akkumulátor eléri ezt a pontot, a lebomlási folyamat felgyorsul, és ki kell cserélni. Még akkor is, ha az UPS akkumulátora képes a megfelelő mentési idő biztosítására, cserét kell választani. Az akkumulátor romlott belső alkatrészei növelik a nem tervezett leállás és az akkumulátor szivárgásának valószínűségét. 2. táblázat: A legkevésbé hajlamos összetevők összefoglalása

Az akkumulátor tárolása

A proaktívabb UPS-tulajdonosok megvásárolhatnak egy csereakkumulátort, mielőtt arra szükség lenne, hogy elkerüljék az állásidő következményeit. Bár ez elfogadható, sőt ajánlott gyakorlat, néhány fontos tényezőt figyelembe kell venni az UPS akkumulátorának tárolásakor.
Elkerülhetetlen, hogy egy nem használt akkumulátor élettartama csökkenjen. Az ólom-sav akkumulátorok, például az egyfázisú UPS-ekben használatosak, önkisülnek, ezért ajánlott félévente feltölteni a tárolt elemeket. Az újratöltés gyakoriságától függetlenül a felhalmozott tárolási idő nem haladhatja meg az egy évet. Ezen ajánlások be nem tartása tizennyolc-harminc hónapon belül végleges kapacitásvesztést eredményez.
Ha az akkumulátor töltése tárolás közben nem kivitelezhető, ajánlott az akkumulátort tíz fok (10 ° C) vagy az alatti hőmérsékleten tárolni. Ez lelassítja az akkumulátor romlási ciklusát, és hozzájárul a várható élettartam maximalizálásához.

Amint azt az előző szakaszban kifejtettük, a hőmérséklet jelentősen befolyásolhatja az UPS alkatrészeinek várható élettartamát. A hő hatásainak enyhítése érdekében a legtöbben ventilátorokkal vannak felszerelve, amelyek elősegítik a hő elvezetését az egységből, és a hőmérsékletet az ajánlott hőmérsékleti tartományban tartják. Az ajánlott feltételek teljesülése esetén a rajongók várható élettartama legfeljebb tíz év lehet. A ventilátorok várható élettartama nagyban függ az UPS telepítésének környezetétől. Egy tipikus UPS-ben a ventilátor a következő esetekben kapcsol be vagy gyorsul fel:
+ A rendelkezésre álló hálózati áram hiánya, és az UPS kénytelen akkumulátorokat használni.
+ Az egység belsejében a hőmérséklet meghalad egy bizonyos szintet, általában 38 fok körüli hőmérsékletet.
+ Az egységhez kötött terhelés meghaladja az előre meghatározott küszöböt, jellemzően a működési kapacitás hetven-nyolcvan százalékát (70–80%).

A ventilátor élettartamának meghosszabbításának egyetlen módja az, hogy korlátozza azokat a helyzeteket, amikor a futásra kényszerül. Ezért tartsa a környezeti hőmérsékletet egy meghatározott tartományon belül, figyelje az UPS-t szokatlan vagy gyakori kerékpározásra, és válasszon egy megfelelő méretű UPS-t, amely kényelmesen elviseli a terhelést és maximalizálja a ventilátor élettartamát. 2. ábra Példa egy UPS kommunikációs kártyájára (ez a Schneider Electric hálózati kommunikációs kártya)

Az elektrolit kondenzátorok feladata a feszültségingadozások simítása és szűrése. Normális körülmények között várható élettartama legfeljebb tíz év. Az akkumulátorokhoz hasonlóan az elektrolit-kondenzátor várható élettartamát is befolyásoló legfontosabb tényező a hőmérséklet és a páratartalom. Akárcsak az akkumulátoroknál, itt is fontos megjegyezni, hogy minden tíz fokonként (10 ° C) csökken a hőmérséklet, és a kondenzátor élettartama megduplázódik Arrhenius kémiai aktivitási törvényének megfelelően.
És mint az UPS-ben lévő ólom-savas akkumulátorok esetében, a környezet figyelemmel kísérése és annak biztosítása, hogy az a meghatározott környezeti hőmérsékleti tartományban maradjon, jelentősen megnöveli az elektrolit-kondenzátorok várható élettartamát.

Fémoxid-varisztorok (MOV)

A MOV élettartama nehezebben megjósolható, mint a fent említett alkatrészek. A fő ok az, hogy a MOV-ok általában meghibásodnak, miután gyakori és/vagy szélsőséges feszültségcsúcsoknak vannak kitéve.
Az UPS-eket úgy tervezték, hogy túlfeszültség-védelmet nyújtsanak a hozzá csatlakoztatott összes berendezéshez. Ehhez használja a MOV-okat a felesleges feszültség elnyeléséhez. Esetenként az átmeneti feszültség túl erős lehet ahhoz, hogy a MOV elnyelje, és így tönkremehet. Annak ellenére, hogy a felhasználó keveset tud tenni a szélsőséges feszültségcsúcsok hatásainak elkerülése érdekében, a MOV kudarcát okozó események ismerete elősegíti a felhasználó felkészülését és a probléma felismerését, ha ez bekövetkezik.

A MOV-okhoz hasonlóan az UPS-be telepített relék várható élettartama nehéz megjósolni. A relék elektromos működtetésű kapcsolók, amelyek lehetővé teszik az UPS működését, és az akkumulátor és a nem akkumulátor közötti váltást. Normális körülmények között az UPS valószínűleg nem fog annyi ciklust folytatni, hogy a relé meghibásodjon; azonban a helytelen konfiguráció vagy a firmware meghibásodása túlzott felhasználáshoz és esetleges meghibásodáshoz vezethet.
A szokatlanul magas kerékpározás azt jelezheti, hogy az UPS nem működik megfelelően, ezért a relék és az akkumulátor szenvedhetnek. A problémák felismerésének és észlelésének lehetővé kell tennie a felhasználó proaktivitását és a firmware beállításainak módosítását a jelentős károk elkerülése érdekében, mielőtt azok bekövetkeznének.
A 2. táblázat összefoglalja a várható élettartamot és a korábban kezelt öt komponens életét befolyásoló tényezőket.

Topológiai szempontok

A cikkben tárgyalt várható élettartam általában minden egyfázisú UPS-re vonatkozik; a specifikus topológia azonban azokat a hibákat fogja érinteni, amelyeknek az UPS a legkiszolgáltatottabb.
A két leggyakoribb topológia előnyeit és hátrányait az alábbiakban röviden tárgyaljuk: interaktív és online kettős konverzió.

Online-interaktív UPS

Egy online-interaktív UPS feltételezi és szabályozza a hálózati váltakozó áramot, és ehhez általában csak egy fő áramátalakítót használ. Ha van AC bemenet, az "Power Interface" blokk kiszűri az áramot, eltávolítja a feszültségcsúcsokat és elegendő feszültségszabályozást biztosít. A fő áramátalakító (az "inverter" blokk) átirányítja a bejövő váltakozó áram egy részét, hogy az akkumulátorok teljesen feltöltődjenek, amíg a hálózati feszültség fennáll. Ehhez általában kevesebb, mint 10% (10%) szükséges az UPS teljesítményértéke, ezért az alkatrészek ebben a működési módban hűvösek maradnak, csökkentve a környezeti hőmérsékletre vonatkozó ajánlások túllépésének valószínűségét.

Online kettős átalakítású UPS

Megbízhatósági szempontok

Mindkét topológiában a terveknek vannak bizonyos szempontjai, amelyek elméletileg növelik vagy csökkentik a megbízhatóságot és az élettartamot. Interaktív UPS esetén az alacsonyabb alkatrészszám és a fő teljesítményfokozat hideg működése növeli a megbízhatóságot és az élettartamot. Online kettős átalakítás esetén az állandó működés és a magas működési hőmérséklet csökkenti a megbízhatóságot és az élettartamot.
A gyakorlatban azonban a megbízhatóságot általában az UPS tervezésének és felépítésének minősége, valamint az alkatrészek minősége határozza meg, a topológiától függetlenül. Mivel a minőség a gyártótól függ, lehetnek kiváló minőségű online kettős átalakítású és alacsony minőségű interaktív tervek, és fordítva.

A menedzsment fontossága

Bár a megelőző karbantartás elengedhetetlen a várható élettartam maximalizálása érdekében, a megfelelő irányítás optimalizálja az UPS teljesítményét és képességeit. Manapság sok gyártó kínál szoftvert, amely védelmet, kezelhetőséget, kompatibilitást és kényelmet biztosít.
A fejlett UPS-kezelő szoftvereknek vezérlést és konfigurálást, biztonságos rendszerleállítást és energiajelentési lehetőséget kell kínálniuk. Az energiafelhasználás és a szén-dioxid költségeiről szóló jelentések segítenek jobban megérteni az informatikai berendezések által fogyasztott energiát, lehetővé téve az energiafelhasználás optimalizálását. A fejlett elemzési funkciók segítenek azonosítani a lehetséges áramellátási problémák okait, még mielőtt azok felmerülnének, biztosítva a védett berendezések biztonságát.
A felügyeleti szoftver mellett egyes gyártók kommunikációs kártyákat is kínálnak a proaktív 24/7 figyeléshez és kezeléshez egyetlen szoftveralkalmazásból.
Ezek a kártyák gyakran kínálnak értesítési funkciókat, amelyek tájékoztatják a felhasználót a problémákról, amikor azok felmerülnek. A 2. ábra egy kommunikációs kártya példáját mutatja.

Az élet vége

Következtetés

Az UPS-eket tartósnak és megbízhatónak tervezték, de az UPS potenciáljának maximalizálása megfelelő gondozást igényel a felhasználó részéről. A legtöbb felhasználó tisztában van azzal, hogy idővel ki kell cserélnie az elemeket, bár sokan figyelmen kívül hagyják a monitorozás és a karbantartás fontosságát. Ez egyértelmű, mivel az akkumulátor és az UPS élettartamát gyakran befolyásolják hasonló tényezők, amelyeket a felhasználó általában enyhíteni tud.
A hőmérséklet és a használat gyakorisága a két olyan jellemző, amelyet a legszorosabban ellenőrizni kell, de a rendszeres ellenőrzések, az egységcserék és az egységek tárolásának fontosságát nem lehet túlbecsülni. Ezen hatások fontosságának megértése és a megfelelő karbantartás elengedhetetlen az igényeinek megfelelő karbantartási terv összeállításakor. Az akkumulátorokhoz hasonlóan az UPS-ek is életciklusúak, és nem fognak örökké tartani. Azok azonban, amelyek hosszabb ideig tartanak és a legjobb teljesítményt nyújtják, azok, amelyek a legjobb gondozáson és kezelésen mentek keresztül.