Dimensionamento di un Gruppo di Continuità UPS

Come effettuare il dimensionamento di un gruppo di continuità elettrico

Un UPS, (acronimo inglese Uninterrupted Power Supply – gruppo di continuità) è un dispositivo che grazie alla batterie presenti (6V.12V/5Ah.7,2Ah…), è in grado di fornire potenza elettrica dopo una interruzione di alimentazione o a scollegare tutti i dispositivi elettronici ad esso collegato. Un’altra funzione è quella di regolare il flusso di elettricità, controllando gli alti e bassi della tensione esistente e della corrente nella rete elettrica. I gruppi di continuità sono spesso collegati ai carichi critici, che possono essere dispositivi medici, industriali o sistemi che, come è stato detto, necessitano di avere sempre una fonte di alimentazione di alta qualità dovuta alla necessità di essere operativi in tutti i tempi e senza anomalie (picchi di tensione o cadute).

Gruppo di continuità UPS in continua

I carichi collegati all’UPS richiedono un’alimentazione in continua, quindi questo trasforma la corrente alternata di rete commerciale in corrente continua utilizzata per alimentare il carico e conservarla nel vano batterie. Pertanto non richiedono convertitori tra le batterie e il carico. Il modello tipico di questo tipo di UPS è costituito da due moduli principali: il raddrizzatore che serve a convertire la corrente alternata in continua e l’accumulatore di energia.

Gruppo di continuità UPS in alternata

Questi UPS hanno in uscita un segnale alternato, quindi hanno bisogno di un inverter per convertire il segnale in continua DC, che proviene dalle batterie, nel segnale alternato AC.

Tipi

Standby passivo: riceve l’alimentazione al carico direttamente dalla rete commerciale e contemporaneamente le batterie si caricano tramite un raddrizzatore. In caso di guasto dell’alimentazione, questa si commuta attraverso le batterie tramite un invertitore.

On-line: l’uscita dell’UPS proviene direttamente dalle batterie che sono costantemente collegate alla rete di alimentazione elettrica e le ricarica. Pertanto, quando la corrente elettrica viene interrotta il tempo di commutazione è di 0 ms e l’apparecchiatura collegata non ha nessun tempo di preavviso (tranne quando solo le batterie sono esaurite). Sono la migliore opzione, perché oltre ad essere le batterie collegate costantemente, diventano il miglior filtro di tensione e segnale che possiamo avere per le nostre apparecchiature. Ciò che è negativo è il loro prezzo. Si tratta dell migliore opzione per siti molto sensibili con la rete elettrica.

Off-line: rivelano la mancanza di corrente elettrica, e le batterie continuano ad offrire il servizio. Hanno il problema che tra il rilevamento del guasto e la messa in servizio delle batterie si richiede un periodo di tempo ridotto (appena un secondo), ma sufficiente consentire alle apparecchiature di essere collegate, e venire riavviate. Non sono quindi adatti per soluzioni informatiche.

Procedimento

Dimensionamento di un gruppo statico di continuità di un impianto industriale locale che viene alimentato con 400/230 V in AC e il fattore di potenza è 0,85.

I carichi sono indicati nella tabella sottostante.

REPARTO TIPO TENSIONE QUANTITA’ POTENZA (W) TOTALE (W)
Informatica Computer 230 40 600 2.400
Condizionamento 230 20 4.000 80.000
Produzione Macchine utensili 400 10 3.000 30.000
Illuminazione Lampade compatte 230 200 30 6.000
118.400

La capacità del sistema UPS in KVA si ricava dalla relazione:

Gruppo di continuità: capacità del sistema UPS in KVA

Si determina il banco di batteria, se le batterie sono da 2,4 V, in DC e 10Ah, il numero di batterie è pari a 96 batterie (230/2,4).  Possiamo realizzare lo schema elettrico con le due fonti di energia.

Gruppo di continuità: schema elettrico con due fonti di energia

e poi realizzare lo schema delle connessioni delle batterie.

Gruppo di continuità: diagramma blocchi batterie

e quindi il diagramma a blocchi dell’UPS.

Diagramma a blocchi dell'UPS - Gruppo di continuità

Componenti dell’UPS

– un gruppo di continuità è costituito principalmente da un sistema che esegue funzioni quali: il regolatore di tensione, di assorbire picchi di tensione sovratensioni e filtrare i disturbi elettrici. AVR (Automatic Voltage Regulation) regolazione automatica della tensione –

– un banco di batterie che sono responsabili per la fornitura di energia.

– un raddrizzatore e un invertitore

– una unità di controllo.

Sequenza di funzionamento del sistema

Il sistema di regolazione AVR è responsabile della regolazione della tensione in modo che all’uscita l’apparecchiatura   non si accorge in caso di interruzione dell’ alimentazione, il raddrizzatore è responsabile per la fornitura di energia alle batterie mantenendole cariche, l’inverter è responsabile per la conversione di energia delle batterie da energia continua in energia alternata, e continuerà ad alimentare il carico fino a quando le batterie non si scaricano o al ritorno dell’alimentazione di rete.

Articolo dell’ing. Damiano Quinci


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