Përdoruesi diskutim:Arber jashari

UPS i vogël

Nje UPS i madh duke u instaluar

UPS Me zhvillimin e hovëshëm të industrisë dhe teknologjisë, nevoja për furnizim të pandërprerë është e madhe, sidomos tek ata shpenzues të cilët kërkojnë furnizim të pandërprerë për shakak të sigurimit të të dhënave të qendrave të mëdha kompjterike, të qendrave medicionale të cilat kanë ndikim të madh për shëndetin e njeriut. e shumë shpenzuesve të tjerë që kanë pothuajse efekte të njejta. Këtë problem të madhë të këtyre shpenzuesve (të ndjeshëm) e ka zgjidhur zbulimi i sistemeve për furnizim të pandërprerë – UPS-at. Këto sisteme për herë ta parë janë zhvilluar rreth viteve të 50-ta të shekullit të kaluar (XX) dhe sot kanë arritur deri te një shkallë e lartë e shfrytzimit të tyre. Sistemet për furnizim të pandërprerë- UPS-at ndryshe quhen edhe sisteme emergjente apo rezervë (stand-by) qëllimi i të cilave është që të siguroj furnizim të kënaqshëm me energji elektrike për shpenzues të ndryshëm, atëhere kur furnizimi normal bie nga gjendja e rregullt e furnizimit-rrjeti elektrik. Pra nga ajo që u tha më sipër arrijmë të konkludimi se përdorimi i këtyre sistemeve është i pa shmangshëm, prandaj secila ndërmarrje është e obliguar në një far mënyre te ketë këtë paisje shumë të domosdoshme për të arritur qëllimin që secili ja parashtron vetës.

Historia e UPS-ve

Zhvillimi i sistemeve emergjente /rezervë është si rezultat i rritjes së varshmërisë së shoqërisë nga energjia elektirke, për shakak të sigurmit të energjisë për të gjitha aspektet e jetës moderne. Ky system ka fillaur të bëhet i domosdoshëm rreth viteve 50-ta që të siguroj energji emergjente, për ndriqim dhe ashensor për ndërtesa, pastaj për të siguruar punë ta pandërprerë të aparaturave mjeksore, të siguroj procesimin e të dhënave të pasijeve elektronike gjatë operacionit dhe për funksionimin e paisjeve të telekomunikacionit. Me fillimin e punës së kompjuterve rreth të 50-tave, ka filluar edhe zhvillimi i sisitemeve për furnizim të pandërprerë, me përdormin e grupit motor-gjenerator e më vonë edhe të moduleve me korrigjues/invertor.

Definicioni i UPS-ve sipas IEEE

Një burim i pavarur i energjisë elektrike i cili me rastin e dështimit ose ndërprerjes nga burimi kryesor i furnizimit-rrjeti, siguron energji elektrike të një cilësie dhe sasie të pranushme, dhe kështu konsumatori-përdoruesi mund të vazhdoj funksionin e vet.

Sistemet për furnizim të pandërprerë

Sistemet për furnizim të pandërprerë UPS ofrojë kualitet të lartë , të sigurt dhe të panderprerë të energjisë elektrike për ngarkesa të ndryshme. Ato në fakt i mbrojnë ngarkesat e ndjeshme kundër ndërprerjeve të energjisë siq janë mbitensionet dhe nëntensionet. Sistemet e UPS-ve i shuajnë çrregullimet e harmonikëve. Sistemet e UPS-ve përfshinjë shkathtësi medicionale,sistemet për mbështetje-jetësore sistemet kompjuterike, procesin e ruajtjes së të dhënave, pasijet emergjente, paisjet telekomunikuese, proceset industriale dhe sistemet menagjuese ,,on-line’’. Përgjithsisht, një UPS ideal do të ishte në gjendje të shpërndaj energji të panderprerë, gjerësa në mënyrë simultante siguron kushte të domosdoshme të sistemit për zbatime te pjeshme të tij. Prandaj një UPS ideal ka këto veqori (tipare):

1. Tension të rregulluar dalës sinusoidal me shtrembrim te ulët total të harmonikve (THD) i pavarur nga ndryshimet e tensionit hyrës apo nga ngarkesat lineare apo jo lineare, të balancuara apo të pa balanucuara.
2. Punë on-line, që dmth kohë zero e komutimit (kyqjes) prej regjimit normal të punës në atë rezervë apo anasjelltas
3. Shtrembrim i ulët i harmonikve te rrymës hyrse sinusoidale dhe faktor i përbashkët i fuqisë,
4. Bypass-i si burim rezervë i fuqisë në rast të dështimeve të brendshme
5. Siguri të lartë
6. Efikasitet të lartë
7. Interference të vogël elektromagnetike dhe zhurmë akustike
8. Izolim elektrik i baterisë, hyrje-dalje
9. Mirmbajtje e vogël
10. Kosto,madhsi dhe peshë të vogël etj.

Përparimet (progreset) në sistemet elektronike në 3 dekadat e fundit ka rezultuar me ndryshim të madh të topologjive të reja dhe kontrollë strategjik për sistemet e UPS-ve. Hulumtimi është fokusuar kryesisht në përmirsimin e faktorit te fuqisë dhe zgjerimin e zonave të aplikimit të UPS-ve. Problemi i zvoglimit të qmimit të shndrruesve (konvertorve) ka tërhequr vëmendjen e hulumtuesve. Zvoglimi i numrit te komutimeve (switches) siguron zvoglimin më të rëndësishëm të qmimit. Tjetër formë e zvoglimit të qmimit është zëvendësimi i qelsave statik siq janë IGBT-të (Insulated Gate Bipolar Transistor, MOSFET-tët (Metal Oxid Semiconductor FET) dhe tirisistorët me dioda. Nuk janë vetëm diodat më të arsyshme se sa qelsat e kontrolluar , por gjithëashtu egziston edhe një zvoglim i qmimit me eliminimin e drajvera (drivers) të hyrjes për qelsat aktiv dhe sistemin furnizues për drajverat e hyrjes. Një tjetër formë e zvoglimit të qmimit është me zhvillimin e topologjive që përdorin qelsat me rezervë më të ulët të tensionit dh e vlerë më të voglë të rrymës që dmth më pak silic dhe humbje më të vogla të komutimit (kyqjes) duke rezultuar me qmim më të ulët dhe efikasitet më të lartë.

Klasifikimet e sistemeve të UPS-ve

Sistemet e UPS-ve klasifikohen në 3 lloje kryesore: statike, rrotulluese (rrotative) dhe hibride (të përziera) –statike/rrotulluese. Tani do të sqarojë këto 3 lloje të sistemeve të UPS-ve në mënyrë më të detajuar.

UPS-at statik

Sistemet statike të UPS-ve përdorën më së shumti në sistemet e UPS-ve. Këto sisteme kanë diapazon të gjerë të aplikimit, prej kompjuterve personal të fuqisë së vogël dhe sistemeve telekomunikuese deri në sistemet medicionale të fuqive të mesme dhe deri te ato të fuqive të mëdha. Përparsit kryesore të këtyre sistemeve janë: efikasitet të lartë, siguri të lartë dhe shtrembrim të ulët harmonikve (THD). Problemet e pandara në sistemet statike janë me efektshmëri të dobët me ngarkesa jolineare dhe të pabalancuara dhe kosto të lartë për arritjen e sigurisë së lartë. Konfigurimet on-line, off-line dhe line-interactiv janë llojet kryesore të sistemeve statike të UPS-ve.

UPS-at on-line

Bllok diagrami tipik i UPS-it on-line

Sistemet e para on-line janë paraqitur në vitin 1970. Këto sisteme përbëhen prej ridrejtues/mbushësit, baterisë, invertorit dhe bypass-it (çelsit statik).Emra të tjerë të këtij konfigurimi jan edhe: invertor i privilegjuar i UPS-it, UPS me shndrrim të dyfisht etj. Ridrejtues/mbushësi vazhdimisht e furnizon DC bus-in me energji. Vlerës së fuqisë së tij i kërkohet që të jap 100% të fuqisë së kërkuar nga ngarkesa sikurse fuqia e kërkuar për akumulimin (mbushjen) e baterisë. Bateritë janë zakonisht të tipit ,,lead-acid’’(plumb-acid). Ato janë të përshtatshme për të furnizuar me fuqi gjatë kohës rezervë, kur burimi kryesor i furnizimit-rrjeti elektrik nuk është në dispozicion ( pra kur kemi ndërprerje të energjisë elektrike). Kohëzgjatja e kësaj kohe ndryshon për aplikime të ndryshme. Invertori është i përshtashëm (gatshëm) gjatë 100% të fuqisë së ngarkesës prej kur duhet të furnizoj ngarkesën gjatë regjimit normal të punës dhe atij rezervë (backup). Kështu që nuk do të ketë kohë të transferimit me kalimin nga regjimi normal i punës në atë rezervë (stored energy). Kjo është përparsia kryesorë e sistemeve on-line të UPS-ve. Çelsi statik ofron tepricë të burimit të fuqisë në rast të mosfunksionimit apo mbingarkesës. Tensioni i rrjetës dhe ngarkesës duhet të jenë në fazë me qëllim që të përdorin çelsin statik. Kjo lehtë mund të arrihet me kontrollin e harkut (lakut) të fazës së mbyllur. Egzistojnë tri regjime të punës lidhur me këtë topologji (sistemi on-line ): regjimi normal i punës, ai rezervë dhe regjimi i bypass-it.

UPS-at off-line

Bllok diagrami tipik i UPS-it off-line

Ky konfigurim gjithashtu njihet si UPS standby (në gjendjë gatishmërie) apo linjë e privilegjar e rrjetit. Një filter mund të përdorët në dalje të UPS-it apo inevertorit që të përmirsoj kualitetin e tensionit të daljes. Çelsi statik është i kyqur gjatë regjimit normal të punës kur rrjeti funksionon ngarkesën. Prandaj ngarkesa (shfrytzuesi) furnizohet direkt nga rrjeti pa ndonjë kondicionim të fuqisë. Shndrruesi (konvertori) AC/DC e mbush baterinë. Është i prshtatshëm gjatë fuqive të vogla nominale se sa ridrejtues/mbushsi në sistemet on-line të UPS-ve ku i kërkohet të përballoj fuqinë e kërkuar të ngarkesës. Invertori është i përshtatshëm gjatë 100% të ngarkesës së kërkuar, dhe është i lidhur në paralel me ngarkesën dhe qëndron standby (në gjendje gatishmërie) gjatë regjimit normal të punës. Është i kyqur vetëm atëhere kur rrjeti nuk është në gjendje të mirë për të furnizuar ngarkesën (shpenzuesin). Gjatë këtij regjimi të punës fuqia bartet përmes baterisë pastaj përmes invertorit me kohëzgjatje të caktuar të autonomisë apo deri sa rrjeti të kthehet në gjendjen e rregullt të furnizimit. Kohëzgjatja e kohës komutuese (kyqse) varet nga koha startuese e invertorit. Koha e transferimit është sa ¼ e kohës së rrjetit që është e mjaftueshme për shumicën e aplikimeve siq janë PC-kompjuterët personal etj. Invertori është çdoherë i ç’kyqur në këtë regjim të punës. Prandaj UPS-i off-line nuk do të përmirmoj faktorin e fuqsië. Si do që të jetë , në regjimin normal të punës, invertori DC/AC mund të përdorët edhe si një filtër aktiv që do të zvogloj përmbajtjen e harmonikve të rrymës së linjës apo të përmirsoj faktorin e fuqisë së ngarkesës. Madje modifikimi mund të bëhet për të zvogluar përmbajtjen e harmonikve të rrymës nga shndrruesi AC/DC kur bateria mbushet.

UPS-at line-interactiv

Sistemet line-inetractiv janë paraqitur në vitin 1990. Këto sisteme përbëhen nga çelsi statik, induktori në seri, shndrruesit bidirekcional (dy drejtimsh) dhe baterisë. Sistemi line-interactiv i UPS-ve mund të punojë edhe si UPS on-line por edhe si off-line. Për një UPS line-interactiv off-line induktori në seri nuk nevojitet. Si do që të jetë, shumica e sistemeve line-interactiv të UPS-ve punojë si on-line me qëllim të përmirsimit të faktorit të fuqsië apo të rregulloj tensionin dalës për ngarkesën. Kur rrjeti është brenda kufijve të lejuar të furnizimit, ai e ngop direkt ngarkesën. Invertori është i lidhur paralel me ngarkesën dhe e mbush baterinë, gjithëashtu mund të furnizoj me fuqi reaktive që i kërkohet të mbaj faktorin e fuqisë në vlerë ta caktuar apo të rregulloj tensionin dalës. Egzistojnë 2 regjime të punës për UPS-at line-interactiv:

1. Regjimi normal i punës
2. Regjimi rezervë (stored-energy)

UPS-at rrotullues (rrotativ)

Bllok diagrami tipik i UPS-it rrotullues

Ky sistem përbëhet nga një motor i rrymës alternative (AC-alternative current), një makinë e rrymës së vazhduar (DC-direct current), një gjeneratori të rrymës alternative (AC-generator) dhe akumuluesit të baterisë. Makinat elektrike janë të lidhura mekanikisht ndërmjet veti. Egzistojnë 2 regjime të punës : ai normal dhe ai rezervë. Gjatë regjimit normal të punës, rrjeti e furnizon motorin AC i cili e ngas makinën e rrymës së vazhduar (DC), e cila pastaj e ngas gjeneratorin AC e ky e furnizon ngarkesën (shpenzuesin). Ndërsa te regjimi rezervë i punës (stored-energy) bateria e furnizon makinën DC e kjo e ngas gjeneratorin AC dhe në fund ngarkesa furnizohet nga gjeneratori AC. Sistemet rrotulluese të UPS-ve janë më të sigurta se sa sistemet statike të UPS-ve. Si do që të jetë këto sisteme kërkojnë më shumë mirmbajtje dhe kanë madhsi dhe peshë më të madhe. Një nga përparsit e sistemeve rrotulluese është që aftësia e mbingarkesës së rastit është (300-600)% të tërë ngarkesës për rregullim të shpejt të defektit. Aftësia e mbingarkesës së rastit për sistemet e UPS-ve statik është 150% . Performanca e sistemeve rrotulluese të UPS-ve me ngarkesa jolineare është e mirë për shkak të impedansës së ulët dalëse. Interferenca elektromagnetike poashtu është e ulët. Koeficienti i shfrytzimit është zakonisht 85% apo më shumë.

UPS-at hibrid (statik/rrotullues)

Bllok diagrami tipik i UPS-it hibrid

Sistemet hibride (të kombinuara) të UPS-ve ,,statike/rrotulluese’’ kombinojnë veqoritë kryesore të të dy sistemeve të UPS-ve : statike dhe rrotulluese. Këto sisteme kanë impedancë të ulët dalse, siguri të lartë, stabilitet të shkëlqyer te frekuencës dhe kosto të ulët të mirëmbajtjes. Këto janë për shkak të mungesës së një komutatori mekanik. Ky sistem përbëhet nga shndrruesi bidirekcional AC/DC, motori i rrymës alternative AC, gjeneratori DC,akumuluesi i baterisë dhe çelsi statik. Gjatë regjimti normal të punës , motori AC ngopet nga rrjeti, e motori AC e ngas gjeneratorin AC dhe në fund gjeneratori AC e furnizon ngarkesën. Në këtë rast shndrruesi bidirekcional e mbush baterinë. Gjatë regjimit rezervë të punës, invertori e furnizon gjeneratorin AC prej baterisë përmes motorit AC. Në fakt shndrruesi bidirekcional e ngas motorin AC. Morori AC e ngas gjeneratorin AC e ky ma pas ngarkesën (shpenzuesin). Kur ngjan mosfunksionimi i brendshëm i UPS-it, çelsi statik (bypass) kyqet dhe ngarkesa furnizohet direkt nga rrjeti. Sidoqoft, kur rrjeti dhe tensoni dalës nuk janë të sinkronizuar (nuk janë në sinkronizëm) kalimi nuk është ,,transient-free’’. Gjeneratori AC është startuar në dobi të fuqisë për ti u shmangur startimit të rrymës së mbingarkesës duke lejuar që invertori të jetë në vlerën nominale të punës. Pas kyqjes së gjeneratorit, rrjeti ç’kyqet dhe furnizimi i gjeneratorit përmes invertorit. Kjo është relativisht e lehtë për shkak të inercisë së madhe të gjeneratorit. Ky konfigurim ka përparisinë që transferimi prej rrjetit në invertor ndodh nën kushte të kontrolluara në vend se të ndodh nën kushte të defektit, kur kushte të ndryshme të pa dëshiruara mund të ndikojnë në transferim. Një tjetër pikë e mirë është që invertori është gjithmon i kyqur, duke mos lejuar transfer kohën për komutim në regjimin rezervë të punës. Përparsitë kryesore të këtij UPS-i mbi UPS-in statik përfshijnë : impedancë të ulët dalëse, shtrembrim të ulët të harmonikve me ngarkesa jolinerare, siguri të lartë dhe gjithashtu izloim më të mirë.Sistemet hibride të UPS-ve janë sisteme që zakonisht përdorën në aplikime të fuqive shumë të mëdha pra deri në qindra kVA.

Bateritë për aplikimet e UPS-ve

Veqoritë më të rëndësishme të sistemeve të UPS-ve janë siguria dhe disponueshmëria tyre. Komponentja që ndikon në këtë karakteristikë më së shumti është bateria. Bateritë duhet të bartin fuqinë furnizuese në ngarkesë kur rrjeti kryesor i furnizmit dështon. Nëse ato nuk janë në gjendje të bëjnë këtë, i tërë sistemi i UPS-it dështon, pa marr parasysh sa mir është dizajnuar qarku elektronik i sistemit. Veq kësaj bateritë përcaktojnë se ku duhet të vendosen sistemet e UPS-ve, për arsye se ato kërkojnë më shumë hapsirë dhe peshë më të madhe se sa komponentet tjera të sistemeve të UPS-ve.

Histori e shkurtër e baterive për aplikimet e sistemeve të UPS-ve

Sistemet e para të UPS-ve janë përdorur në instalimet e mëdha qendrore për të mbështet ngarkesat kritike në spitale dhe zyra telekomunikuese. Bateritë në këto instalime të mëdha janë vendosur ndaras në ndërtesa të veqanta, që siguronin ventilim dhe mirmbajtje të vazhduar. Tipet e baterive që përdoreshin ishin flooded lead-acid, që kanë jetë të gjatë dhe kohëzgjatje të shkëlqyeshme të vlerës së zbrazjes, zakonisht (5-20)h. Në ditët e sotme egziston një tjetër rrugë për ofrimin e mbështetjes për ngarkesat kritike-rruga e shpërndarjes (distrubuted approach). Këtu sisteme më të vogla të UPS-ve janë përdorur për të furnizuar ngarkesa të vogla të pjesshme. Kjo tendencë i detyron sistemet e UPS-ve të shpërngulen prej ndërtesave të veqanta në zyre dhe dhoma të spitaleve. Kjo ka paraprirë në kërkesat për pajtueshmëri me zyrat rrethuese për mos mirmbajtje të pasijeve. Si rezultat i tërë kësaj në tregë u paraqitën bateritë VRLA.

Bateritë VRLA (valve-regulated lead-acid)

Bateria plumb-acid ( lead-acid) janë strukturë e elektrodave pozitive dhe negative që përbëhet nga plumbi ose plumbi përzier me pllaka të mbuluara me ngjitës të materialit aktiv i përbërë nga përzierje të ndryshme të plumbit.Elektrodat positive janë të ndara nga ato negative nga fiberglass-retaining i cili zakonisht i rrethon pllakzat positive. Egzistojnë dy lloje të baterive VRLA : me elektrolit të absorbuar dhe elektrolit të gjel (gelled). Në dizajnin e baterisë me elektrolit të absorbuar, lëngu i elektrolitit i vendosur në një separator (ndarës) i cili e izolon pllakën positive nga ajo negative. Ky lloj i baterisë është i dizajnura posaqërisht për aplikimet e UPS-ve dhe është i aftë të siguroj rrymë në kohëzgjatje të madhe. Në bateritë me elektrolit të dhuruar janë të rregulluar në atë mënyrë që të lejojnë rekombinimin e oksigjenit. Edhe ky lloj i baterive është në gjendje që të siguroj rrymë me kohëzgjatje të madhe., dhe përgjithësisht janë të përshtatshme për aplikimet me zbrazje të thellë sikur se janë ato telekomunikuese. Përparsi e aterive VRLA është se nuk ka nevoj personel i trajnuar për mirëmbajtjen e e këtyre baterive, që është joshëse për konsumatorët, pra janë të dizajnuara që të punojnë pa shtim plotusues të ujit. Gjatë dimenzionimit të baterive duhet të merret parasysh faktori i vjetërsisë, mundisa e zgjerimit të numrit të shpenzuesve dhe puna në temperaturë të ulët. Në këtë mënyrë rritet kapziteti i baterisë. Ekzistojnë disa ndryshime të rëndësishme në mes të sistemeve të telefonisë dhe atyre elektroenergjtike ose sistemeve për furnizim të pandërprerë e sidomos në regjimete e punës. Bateritë e shfrytzuara në sistemet e telefonisë zakonisht janë të projektuara për furnizimin e shpenzuesve gjatë peridoës së gjatë kohore, zakonisht 8 orë. Edhe pse bateritë në stabilimentet elektroenergjetike kanë kërkesa që të furnizojnë shpenzuesit për kohë të gjatë (5-10)orë , zgjatja e kyqjes së shpenzuesve është e shkurtër , dhe rrymat janë shumë të mëdha. Prand si shembull : nëse bateria është e zbrazur 50% mund të furnzioj shpenzuesit e telefonisë edhe për 4 orë, deri sa në sistemin elektroenergjetik ndoshta nuk do të mund t’i plotsoj kërkesat e shpenzuesve edhe nëse ka 80% e kapacitetit nominal të saj.

Veqoritë e baterive të UPS-ve

Kërkesa kryesore për bateritë VRLA të dizajnuara për aplikimin e UPS-ve është që të siguroj kohëzgjatje të lartë të rrymës, sepse kohëzgjatja e kohës rezervë për sistemet e UPS-ve është zakonisht e shkurtër prej disa sekondave në një orë -zakonisht rreth 5 min. Egzistijnë 2 dallime kryesore ndërmjet baterive tipike VRLA dhe baterive VRLA për dizajnimin e UPS-ve:

• E para është që me qëllim që të siguroj rrymë më të madhe për kohë të shkurtër, baterisë për dizajnimin e UPS-ve ju nevojitet më shumë hapsirë aktive dhe për këtë këto bateri kanë numër më ta madh të pllakzave (plates).
• E dyta është që bateritë për dizajnimin e UPS-ve duhet të kenë rezistencë më të ulët hyrse me qëllim që të bartin rryma më të madhe gjatë humbjeve të vogla. Për të arriturë këtë industritë e baterive e eliminojnë ,,fiberglassi mat-in’’ që e rrethon pllakzën. Në vend të kësaj ata e përziejnë materialin aktiv me fibrat (fijet) e integruara. Kjo e zvoglon impedancën e baterisë. Veq kësaj dizajnuesit i prodhojnë bateritë me përques më të mëdhenjë dhe më të rëndë me qëllim që të bartin rryma më të mëdha.

Strategjitë e mbushjes së baterisë

Strategjia e mbushjes së baterive VRLA për dizajnimin e UPS-ve është një mbushje rrjedhse, ku bateria vazhdimisht është e kyqur në rrymë konstante apo në tension kontant. Gjatë fazës fillestare të procesit të mbushjes kur qarku i hapur i tensionit të baterisë është i ulët, mbushet në regjimin e rrymës konstante. Tensioni i baterisë ngritet ngadal në këtë periodë. Pas një niveli të caktuar të fuqisë së absorbuar (thithur) nga bateria, tensioni i saj fillon të ngritet shpejt dhe nëse nuk është i kufizuar mund të shkoj në fazën e helmimit më gaz (gassing).Për ti u shmangur kësaj, bateria kyqet ne regjimin e tensionit konstant të mbushjes. Sidoqoft kjo metodë e mbushjes rrjedhëse është vështirë të funksionoj për dy arsye. E para, mbitensioni i cili zakonisht është 100mV mbi qarkun e hapur të batërisë është i shpërndarë në mënyrë jo të njëtrajtshme në mesin elelmenteve të baterisë. Së dyti mbitensioni i aplikuar ka efekte të ndryshme në pllakzën pozitive dhe negative të vetëm një elementi.

Kategoritë e dështimit të baterive

Dështimet në bateri mund të kategorizohen në 3 lloje kryesore që rezulton me impedancë të lartë, impedancë të ulët dhe dëmtim të kondenzatorit. Dështimet që rezultojnë me impedancë të lartë shkaktohet nga korrozioni i pllakzës, humb kontakti ndërmjet materialit aktiv në pllakzës apo gravitet të ulët të acidit. Dështimet që rezultojnë me impedancë të ulët shkaktohen nga qarku i shkurt ndërmjet plakzave. Dështimet që rezultojnë me dëmtimin e kondenzatorit shkaktohen nga zbrazjet e thella, temperratura e lartë apo thatësia.

Volantet për aplikimin e UPS-ve

Deri vonë e vetmja teknologji për akumulim të energjisë ishte bateria elektrokimike, kryesisht bateritë lead-acid (plumb-acid). Bile shitja e tyre ka kushtuar me biliona dollar çdo vit. Prej hulumtimit dhe zhvillimit në teknologjinë elektrokimike janë përquar për kohë të gjatë, teknologjia është mjaft e arritur dhe nuk pritet ndonjë zbulim i madh në të ardhmen. Teknologjitë alternative për akumulimin e energjisë janë : super kondenzatorët, super sistemet magnetike për përcjellje të rrymës dhe volantet. Në mesin e tyre sistemi i volantit është më premtuesi për zevendsimin e baterive elektrokimike tradicionale si një zgjidhje për akumulimin e energjisë për aplikime të shumta duke përfshirë edhe kualitetin e energjisë, sistemet e UPS-ve, telekomunikacioni,veturat toksore dhe aviacionin. Koncepti për ruajtjen e energjisë në volantet mekanikisht si energji kinetike është shumë e vjetër. Por përparime të mëhershme të materialeve të reja shkencore, kontrolla magnetike e kushinetave, përshtatja e shpejtesive të larta dhe sistemet elektronike ka rilind interesim për këtë koncept të vjetër. Tradicionalisht volantet janë përdorur vetëm si pasije për ruajtjen e enrgjisë në sisteme të mëdha për ngasjen e aplikimeve me kohëzgjatje prej disa sekondave. Sidoqoft sot në treg ka volante që mund të sigurojnë energji në diapazon prej disa kWh.

Themeloret rreth volanteve

Koncepti i volantit për aplimkimin e baterive

Koncept i vjetër i aplikimit të volantit

Volantet janë një prej pasijeve më të vjetra, më të thjeshta dhe mekanike.Megjithatë kur flasim për baterinë e volantit, mendojmë për paisjen mekanike rrotulluese. Në të vërtet përmban motor/gjenerator (M/G), një volant, shndrrues bidirekcional (dydrejtimish) dhe qarqet për kontrollë dhe komunikim. Motori rrotullon volantin i cili ruan energji kinetike. Kur shpejtësia e tij rritet, ai akumulon energji, kur zvoglohet jep energji. Në të kaluarën volantet janë përdorur në sistemet ku volanti me masë të madhe ishte i bashkuar me një element rrotullues motor-gjenerator. Për shkak të faktit që volanti dhe gjeneratori rrotullohen në një sistem të varur të shpejtësisë dhe tolerancë të lejuar të frekuencës së tensionit të gjeneratorit është shume e kufizuar, sistemi mund të shpërndajë vetëm rreth 5% të energjisë së ruajtur të tij. Përparimet (progreset) e mëparshme në sistemet elektronike dhe përshtatjen e ngasjeve të shpejtësive kanë lejuar zhvillimin e sistemeve akumuluese të volanteve me efikasitet të lartë që nuk janë sisteme të varshme. Një nga komponentet kryesore të baterisë së volantit është rrotori i volantit,të cilin tani e tutje do ta quajmë volanti për thjeshësi. Volanti është masë rrotulluese e cila ruan energji mekanikisht në formë të energjisë kinetike. Energjia kinetike e ruajtur në objektin rrotullues është proporcional me momentin e inercisë dhe me katrorin e shpejtësisë rrotulluese

Klasifikimi i volanteve

Volantet mund të klasifikohen në dy grupe bazuar në shpejtësinë e rrotorit:

• volantet me shpejtësi të vogël
• volantet me shpejtësi të mëdha

Aplikimet e UPS-ve me volant

Sistemi me volant i UPS-it me gjenerator dizel

Në disa aplikime te UPS-ve, volantët janë zgjidhje më e mirë se sa bateritë tradicionale VRLA. Disa nga veqoritë e UPS-ve të tillë janë dhënë në vazhdim:

• Vlerë e fuqisë më se 200 kVA
• Ç’rregullimet në sistem janë të shkurta,me kohëzgjatje më pak se një minutë
• Sistemi kërkon gjenerator dizel
• Hapsira është paramtër kritik i dizajnimit

Në aplikime të tilla të UPS-ve, volantët janë më efektiv se sa bateritë VRLA. Ky qark përmban redrejtues-mbushës, sistem volanti dhe një invertor. Ridrejtues-mbushsi vazhdimisht e furnizon DC bus-in me fuqi. Vlera e fuqisë së tij duhet të jap 100% të fuqisë së kërkuar prej ngarkese sikurse fuqia e kërkuar për mbushjen dhe rritjen e shpejtësisë së volantit. Volanti duhet të furnizoj më fuqi ngarkesën gjatë kohës rezervë kur burimi kryesor i furnzimit dështon së funksionuari. Kohëzgjatja e kësaj kohe varet nga karakteristikat stratuese të gjeneratorit dizel dhe ndryshojnë për gjenerator të ndryshëm. Invertori është i përshtatshëm gjatë 100% të fuqisë së ngarkesës kur duhet ta furnizoj ngarkesën gjatë regjimit normal të punës sikur edhe gjatë regjimit rezervë të punës. Në aplikime të tjera, volantet janë përdorur me bateritë VRLA në sistemet hibride (përziera) të UPS-ve. Sistemet e volanteve funksionojnë në tensione më të larta se sa ato të baterisë.Në këtë mënyrë të gjitha ndërprejet e shkurta (më se 97%) manovrohen nga volanti dhe vetëm ndërprerjet e gjata furnizohen nga betaria. Kjo lejon dizajn optimal të të dy sistemeve akumuluese të energjisë-sistemi i volantit për aplikim të fuqisë së lartë dhe sistemet e batrive për aplikimin e energjisë së lartë. Jeta e baterisë është zgjatur sepse shumicën e kohës bateritë qëndronjë në regjimin stanby dhe asnjeherë nuk zbrazen shumë. Në ditët e sotme konsumatorët nuk kërkojnë vetëm me fuqi me siguri të lartë por gjithëashtu edhe me kualitet të lartë. Rreth 97 % e të gjitha crregullimeve të linjës nuk zgjasin më shumë se 3 sekonda dhe më shumë së 80% e tyre më pak se 1 sekond. Bateritë kimike janë të paafta nëse kërkohet që koha rezervë të jetë më pak se një minut. është një zonë e aplikimit e mbrojtur për sistemet e volanteve. Në fakt ky është përdorimi më i njohur komercial për volante.

Analiza krahasuese e volanteve dhe baterive elektrokimike

Volantët (flywheel) janë unike në mesin e paisjeve akumuluese të energjisë me aftësinë e tyre të furnizimit me fuqi shumë të lartë. Në fakt vlera në të cilën energjia mund të rimbushet apo vizatohet jashtë volantëve është e kufizuar nga dizajni i motor-gjenerator dhe mund të jetë shumë e lartë. Vlera e zbrazjes në bateritë lead-acid është proporcionale me sipërfaqen e pllakzave e rezistencës së brendshme të baterisë. Sa më e madhe sipërfaqja, aq më e madhe vlera e zbrazjes, dhe sa me e vogël vlera e rezistencës së brendshme, aq më e madhe vlera e rrymës së sistemit. Për të rritur sipërfaqen e baterive lead-acid dizajnuesit i kanë dy opcione. E para është ti bëjnë pllakzët më të holla, kurse e dyta është të përdorin më shumë pllakza. Problem i pa shmangshëm i opcionit të parë është se jeta e baterisë është proprocionale me dendësinë e pllakzave, sa më të holla pllakzat, aq më e shkurtër jeta e tyre. Problemi i opcionit të dytë është së gjerësa sipërfaqja rritet me rritjen e numrit të pllakzave, poashtu rritet edhe kapaciteti. Prandaj,përfundimisht dizajnuesit rrisin shumë kapacitetin e cila më pas rezulton me qmim më të lartë, peshë më të madhe. Me zvoglimin e rezistencës së brendhsme të baterisë na qon në probleme të tjera. Për të zvogluar rezistencën e brendshme të baterisë dizajnuesit e eliminojnë fiberglass mat-in që e rrethon pllakzën pozitive. Dizajnuesit e baterive tentojnë të gjejnë zgjidhje optimale ndërmjet këtyre qështjeve me qëllim të dizajnimit të baterisë me vlerë të lartë të zbrazjes. Këto përpjekje i kanë paraprirë zhvillimit modern të baterive të UPS-ve. Sidoqoft ka shumë probleme lidhur me bateritë lead-acid për aplikime të fuqive shumë të larta, siq janë:

• Normë e ngadalshme e rimbushjes
• Diapazon i ngusht i veprimit të temperaturës
• Nuk ka metodë të sigurt për kontrollim të mbushjes
• Qështjet e mjedisit (hapsirës)

Sistemet e volantit për akumulimin e energjisë ofron zgjidhje komplete për të gjitha këto probleme të lartëpërmendura. Këto sisteme kanë normë të shpejtë të rimbushjes dhe ndjeshmëri të vogël të temperaturës. Kontrollimi është mjaft i sigurt. Volantët kërkojnë pak apo nuk kërkojnë fare mirmbajtje. Madje vlera e shndrrimit të energjisë kinetike në atë elektrike është e kufizuar vetëm nga dizajni i gjeneratorit që i bënë volantët shumë`të përshtatshëm për aplikimin e fuqive të larta. Sistemet e volanteve për akumulimin e energjisë nuk do të konsideroheshin si zëvendësuese bateritë elektrokimike, mbase do të konsideroheshin më kompetitve (garuese) në aplikimet e larta ciklike, ku qështjet si kohëzgjatja e jetës, volumit, peshës, mirmbajtjes, ndejshmërisë së temperaturës,mjedisit dhe sigurisë janë mjaft kritike.

Puna paralele e sistemve të UPS-ve

Me rritjen e shpejtë të ngarkesave veqanarisht të ndjeshme në kualitetin e furnizimit të fuqisë, sistemet e UPS-ve po bëhen të domosdoshme në shumë aplikime siq janë ato për aftësi medicionale, mbështetjë jetësore, sistemet kompjuterike dhe ruajtja e te dhënave, telekomunikacion, procesime industriale, dhe sisteme menagjuese ,,on-line’’. Egzistojnë dy rrugë të pavarura të sistemeve të UPS-ve: qendrorë, në të cilën një njësi e madhe e UPS-it furnizon tërë fuqinë të cilën ë kërkon ngarkesa, dhe i shpërndarë (distributed): në të cilin një sistem shumënjësi vepron në paralel dhe e furnizon ngarkesën. Rruga qëndrore është jo praktike për disa aplikime për shkak të qmimit shumë të lartë fillestar,vështirsit e pozitës së instalimit (madhsi dhe peshë e madhe) dhe zvoglim i besushmërisë. Përparsia e sistemit paralel shumënjësi janë posaqërsiht qartësitë në aplikimet e fuqive të mëdha. Sistemet paralele të UPS-ve janë gjithëashtu shumë fleksibile në drejtim të zgjerimit të ngarkesës. Kapaciteti i UPS-it mund lehtë të përmirsohet thjesht me shtimin e moduleve (njësive matëse) shtesë. Pra sistemi paralel i UPS-ve nënkupton dy apo më shumë module të UPS-ve në punë paralele furnizojnë zbarrën në të cilën janë të kyqur shpenzuesit. Sistemet paralele zakonisht aplikohen në UPS-at on-line me fuqi të mesme dhe të mëdha. Modulet e sistemeve paralele punojnë në mëntrë të njejtë sikur të jenë të kyqur veqnat në shpenzues. Sot prodhuesit i projektojnë UPS-at në atë mënyrë që të mund të punojnë veq e veq ose në punë paralele. Secili modul i UPS-it përbëhet nga çelsi static në mënyrë që të bëhet transferimi i ngarkesës në bypass në rast të prishjes së UPS-it. Lidhja e UPS-ve në paralel bëhet për dy arsye :

1. Rritja e fuqisë së sistemit për furnizim të pandërprerë – UPS-it,
2. Rritja e besueshmërisë së sistemit, pra futja e redundancës (tepricës).

Në pajtim me këtë sistemet paralele shenohen si sisteme me fuqi të rritur ose si sisteme redundante, dhe mund të jenë ma karakter të dyfisht, kur është rritur fuqia dhe redundanca. Sistemet paralele mund të projektohen vetëm nga module të njejta të UPS-ve, dhe si rezultat i kësaj modulet e lidhura paralel duhet të jenë të tipit të njejtë dhe me fuqi të njejtë në mënyrë që të funksionoj sistemi. Në këtë mënyrë nëse kemi dy sisteme me fuqi 30kVA dhe 120kVA atëhere lidhja e tyre në paralel nuk mund të realizohet. Si shembull i sistemit paralel është lidhja e 3 moduleve të UPS-ve me fuqi 60 kVA të cilët duhet të furnizojnë shpenzuesin me fuqi të tërë : Shpenzuesi=170 kVA. Në regjimin normal të punës secili modul (UPS) duhet të jap ~57 kVA ( 3*57 170 kVA). Prandaj nëse vjen deri prishja e ndonjerit UPS, dy modulet tjera duhet të japin nga 85 kVA, qka do të sjellë deri të mbingarkesa momentale dhe normalisht shpenzueisat duhet të furnizohen nërpërmjet bypass-it. Ky është sistem paralel me fuqi të rritur.

Konfigurimi i UPS-ve paralel

Bllok-diagrami tipik i një sistemi on-line me disa ridrejtues të lidhur në paralel

Bllok-diagrami tipik i UPS on-line me dy linja te furnizimit

Një UPS tipik përbëhet prej ridrejtuesit AC-DC, baterisë, dhe invertorit DC-AC. Koncepti i funksionimit paralel mund të zbatohet me një ridrejtues të vetëm,invertor të vetëm, apo në tërë sistemin. Siq është treguar në figurën 1.23 dy apo më shumë ridrejtues AC-DC mund të punojnë në paralel për të furnizuar lidhjen DC me tension-rrymë të ridrejtuar. Në anën tjetër një apo me shumë invertor e furnizojnë ngarkesën kritike. Siguria e sistemit mund të përmirsohet nëse dy linja të dedikuara furnizojnë dy ridrejtues apo dy grupe të ndara të ridrejtuesve siq është treguar në figurën 1.24. Linjat e dedikuara ndohmojnë të izolojnë lidhjen DC prej efektit të ngarkesave të tjera në anën tjetër të rrjetit. Secili nga të dy ridrejtuesit apo secili nga dy grupet e ndara të ridrejtuesve është i aftë të furnizoj me normë të plotë ngarkesën. Kjo siguron tepricën e burimeve të energjisë.

Vlersimi i efektshmërisë (funksionimit) së UPS-ve

Efikasiteti i sistemeve të UPS-it është vlersuar në shprehjet e disa faktorve. Faktori i parë dhe më i rëndësishëmi është kualiteti i tensionit dalës. Tensioni dalës do të jetë sinusoidal dhe me shtrembrim të vogël të harmonikve,zakonisht më pak se 5%, sidomos kur i furnizon ngarkesat dalëse apo ngarkesat e pabalancuara. Veq kësaj sistemet e UPS-ve do të kenë reagim të rastit në drejtim të ndryshimit të befasishëm të ngarkesës. Këto sisteme do të jenë në gjendje të mirëmbajnë të rregulluar tensionin dalës. Konfigurimi i qarkut dhe konotrolli i strategjive të përdorura janë faktorët më të rëndësishëm që ndikojnë në veqorit e efikasitetit të lartëpërmendura të UPS-it. Me respekt për topologjitë e UPS-ve,konfigurimi i UPS-ve on-line jep një performancë superiore të ndjekur nga sistemet line-interactive të UPS-ve dhe përfundimisht nga sistemet on-line të UPS-ve. Në sistemet on-line të UPS-ve invertori është i lidhur në seri me ngarkesën në të dy regjimet e punës atë normal dhe atë rezervë dhe vazhdimisht ofron kondicionim të fuqisë për ngarkesën. Në sistemet lin-interactive të UPS-ve invertori është i lidhur në paralel me ngarkesën, gjatë regjimit normal të punës, ofron fuqi të kufizuar për ngarkesën. Vetëm gjatë regjimit rezervë të punës performanca e sistemit line-interactiv të UPS-it mund të jetë e njejtë me atë të sistemit off-line të UPS-ve. Invertori është i çkyqur në sitemet off-line gjatë regjimit normal të punës. Prandaj kjo topologji nuk siguron fuqi gjatë këtij regjimi përmes invertorit.Gjatë regjimit rezervë performancat e sistemit off-line mund të jenë të njejta me atë line-interactiv. Faktori i dytë me rëndësi është se si performanca e sistemeve të UPS-ve është vlersuar është faktori i fuqisë i rrymës hyrse. Egzistojnë dy teknika për përmirsimin e performancave të sistemeve të UPS-ve: pasive dhe aktive. Teknikat pasive përdorin filtrat për harmonik me qëllim të mbrojtjes së tyre nga rrjedhja në rrjet (burim kryesor të furnizimit). Kjo është një teknikë e mirë për aplikime të fuqive të vogla. Për aplikime të fuqive më të larta, përdoren teknikat aktive për përmirsimin e faktorit të fuqisë. Këto teknika janë të aplikushme vetëm për sistemet on-line dhe off-line të UPS-ve. Për UPS-at line-interactive, përmirsimi i faktorit të fuqsië arrihet me kontrollimin e këndvështrimit të fuqisë ndërmjet tensioneve hyrse dhe dalëse. Vlenë të përmendet se kur invertori duhet të kompenzoj ndonjë çrregullim të tensionit hyrës, siq është mbitensioni apo nëntensioni, funksioni i faktorit të përmirsimit të faktorit të invertorit duhet të sakrifikohet. Faktori i tretë me rëndësi për vlersimin e përformancave të sistemeve të UPS-it është koha e transferimit. Në këtë aspekt topologjia e UPS-ve on-line është superiore. Konfigurimi i tij natyrshëm siguron që ngarkesa vazhdimisht furnizohet me fuqi pa transferim të kohës. Koha e transferimit në sistemet line-interactive varet nga koha e domosdoshme për shndrrimin e rrjedhës së fuqisë prej baterisë përmes invertorit e deri te ngarkesa. Koha më e gjatë e transfrimit është te sistemet off-line cila varet deri sa shpejtësia e ndjenë dështimin e rrjetit dhe tek atëherë fillon invertori të furnizoj. Tjetër performancë e faktorit të sistemit të UPS-it është efikasiteti. Për këtë arsye sistemet e UPS-ve mund të ndahen në topologji të shndrrimit të njëfisht, qe përbëhet nga sistemet off-line dhe line-interactive, topologji e shndrrimit të dyfisht e sistemeve on-line. Topologjia e shndrrimit të dyfisht efikasitet më të mirë, që do të vinte në shprehje në disa aplikime të veqanta. Performanca e fundit por jo më pak e rëndësishja është siguria e sistemeve. Një qark i thjeshtë i fuqisë nënkupton siguri më të mirë. Madje është përdorë teknikë më e thjesht, pra siguri më e lartë dhe më e sigurt e sistemit.

Përmirsimi i faktorit të fuqisë në sistemet e UPS-ve

Sistemet e UPS-ve janë zgjidhje të pandara për kondicionimin e fuqisë të ngarkesave kritike. Sidoqoft për shkak të faktorit të ulët të fuqisë të front-end ridrejtuesit, UPS-i vetë konsiderohet si burim i ndotjes së harmonikëve për dobinë e ngarkesës. Një ridrejtues tipik i pakontrolluar ( i shfrenuar) përshkruan rrymë të lartë josinusoidale të shtrebëruar nga rrjeti. Dobitë nga faktori i lartë i fuqisë janë të njohura: përdorim më i mirë i sistemit . Si rezultat i kësaj Komiteti ndërkombtar për standarde (International Standard Committee) imponoj standardin IEC-1000-3-2, që i kërkon sistemeve të UPS-ve të përmbush kufizimet e harmonikve të rrymës hyrse. Prandaj shumë zgjidhje pasive dhe aktive të përmirsimit të faktorit të fuqisë janë propozuar dhe janë diskutuar gjërësisht. Përgjithësisht teknikat për përmirsimin e faktorit të fuqisë mund të klasifikohen në : teknika pasive dhe teknika aktive.

Teknikat pasive për përmirsimin e faktorit të fuqisë

Në teknikat pasive për përmirsimin e faktorit të fuqisë filtrat pasiv LC janë të lidhur në hyrjë të ridrejtuesit. Filtri ndalon injektimin (ngjitjen) e harmonikve nga ridrejtuesi në rrjet. Filtrat pasiv kanë efikasitet të lartë dhe kosto të ulët. Teknikat pasive janë të thjeshta dhe të fuqishme, prandaj ato janë shumë të sigurta. Këto teknika zakonisht janë përdorë përpara me teknika të ndryhme të përmirsimit të faktorit të fuqisë, e cila redukton harmonikët dhe përmbajtjen reaktive të rrymës hyrse, duke lejuar filtrin hyrës të jetë më i vogël.

Teknikat aktive për përmirsimin e faktorit të fuqisë

Teknikat aktive për përmirsimin e faktorit të fuqisë mund të klasifikohen në dy lloje. E para përbëhet nga ridrejtuesit PËM i kontrolluar në regjimin e përqimit të vazhdueshëm për të arritur rregullim të mirë të tensionit dalës dhe faktor të lartë të fuqisë hyrse. E dyta përbëhet nga qarku i përmirsimit të faktorit të fuqisë, i cili vepron në regjimin jo të vazhdueshëm të përqimit që të detyroj ridrejtuesit të vizatojnë rrymat sinusoidale. Ridrejtuesit PËM (Pulse Ëidth Modulator ) të kontrolluar në teknikat e përmirsimit të faktorit të fuqisë zakonisht janë përdorë në aplikimet e fuqisë së lartë, veqanarisht kur kërkohet performancë e lartë.

Kontrollimi i sistemeve të UPS-ve

Shtrembrimi i harmonikve të tensionit dalës dhe reagimet dinamike të sistemit të UPS-it janë në mesin e veqorive më të rëndësishme të performancave të UPS-it. Ato kryesisht varen nga kontrolli i strategjisë së aplikuar në invertorin e UPS-it. Për këtë kontrolli i strategjisë së invertorit menjëhere ndjek topologjinë e UPS-it si faktor i dytë më i rëndësishëm që përcakton performancën (funksionimin) e tërë të UPS-it. Metoda më e thjeshtë për shtrembrim të lartë të tensionit dalës është që të rritet frekuenca e komutimit dhe të përdor filtrin e përvetsuar dalës LC. Për një shtrembrim të harmonikut të dhënë, me rritjen e frekuencës së komutimit, LC filtri do të jetë më i vogël. Sidoqoftë me rritjen e frekunecës së komutimit, humbjet rriten, e cila për aplikime të fuqisë së lartë, frekuenca komutuese është e kufizuar deri në 2 kHz. Qëllimi në dizajnimin e sistemit të invertorit të filtrit dalës LC është që të arrijë impedancë zero të daljes, prej këtu vlerë zero të harmonikve edhe gjatë ngarkesave jolineare. Problemi është që induktanca dalëse e filtrit ka disa impedanca jo zero. Teknika të ndryshme PËM (Pulse Ëidth Mpdulator) janë propozuar për të kompenzuar impedanca dalëse të filtrit dhe të zvogloj shtrmbrimin e tensionit dalës. Më e thjeshta kompenzon vetëm harmonikët e shkaktuar nga jolineariteti i invertorit siq janë :vonesa e komutimit, rëniet e komponenteve të tensionit, lëkundjet e tensionit në DC-link (lidhje), dhe ngritjet dhe rëniet e kohës së paisjeve.Sidoqoftë, tensioni sinusoidal në dalje të invertorit nuk garanton tension sinusoidal në terminalet e ngarkesës.

Shndërruesit për sistemet e UPS-ve

Bllok diagrami tipik i sistemit njëfazor të UPS-it

Ky sistem përbëhet nga një ridrejtues, një invertor, shndrruesit bidirekcional (dy drejtimsh) DC/DC dhe akumuluesit të energjisë. Në vazhdim është dhënë rishkim krahasues të topologjive të ndryshme të shndrrimit të sistemit on-line të UPS-it.

Ridrejtuesit

Qëllimi i ridrejtuesit AC/DC të një sistemi të UPS-it është që të prodhoj tensionin të vazhduar me kualitet të mjaftueshëm për veprim të përshtatshëm të një invertori DC/AC në sistem. Ridrejtuesit klasifikohen në dy lloje kryesore, ridrejtuesit e kontrolluar dhe të pa kontrolluar.

Mbushësi/zbrazësi (charger/discharger) i baterisë

Bateritë janë në mesin e komponenteve më të rëndësishme në sistemet e UPS-ve. Nuk ka rëndësi sa mirë është dizajni i qarkut te sistemit elektronik, nëse bateria dështon së punuari ashtu si duhet, i tërë sistemi dështon për të përmbushur qëllimin e tij. Në fakt bateritë janë komponentet më jorezistive në sistemet e UPS-ve. Ato gjithashtu janë shumë të ndieshme në kushte jo optimale të funksionimit siq janë: temperatura e lartë apo e ulët, zbrazja e thellë dhe tejmbushja. Gjersa temperatura e ambientit nuk varet nga dizajnuesi i UPS-it, dhe shumë pak mund të bëhet rreth kësaj, për arsye të kompenzimit të temperaturës, kontrolli për mbushjen dha zbrazjen e baterisë janë nga qështjet në procesin e dizajnimit të UPS-it.

Ndarja e sistemeve për furnizim të pandërprerë sipas fuqisë së tyre

Fuqia e UPS-ve mund të shprehet në Ëat (Ë) ose VoltAmper (VA), por shumë shpësh edhe me të dy madhsitë. Prodhuesit e UPS-ve zakonisht për fuqi shfrytzojnë voltamperin (VA), e që është fuqia më e madhe që mund të mbaj UPS-in nëse vjen deri te humbja e burimit kryesor të furnizimit. Faktori i fuqisë është i përkufizuar si kosinus i këndit në mes të rrymës dhe tensionit. Nëse janë të kyqur disa shpenzues me fuqi të njejtë (ëat), por me faktor të fuqisë të ndryshëm, atëhere shpenzuesi me faktor të fuqisë më të madh do të tërheqë rrymë më të vogël. Pra sistemet e UPS-ve sipas fuqisë ndahen në:

• Sistemet mikro të UPS-ve-deri në 250VA
• Sistemet mini të UPS-ve (500-2000)VA ose (0.5-2)kVA
• Sistemet mesatare të UPS-ve (3-20)kVA
• Sistemet e mëdha të UPS-ve (30-400)kVA

Sistemet mikro të UPS-ve-deri në 250VA

Këto sisteme janë të parapara për të furnizuar kompjuterët personal, dhe janë të vendosur në shtëpiza te vogla, e të cilat janë sa gjysma e shtëpizës së kompjuterit personal. Kjo paisje është një pasije bartëse e cila kyqet në prizë të tensionit të ulët. Mund të jenë me struktura të topologjive të ndryshme :on-line, off-line dhe line-interactiv. Shpenzuesit gjithashtu kyqen nëpërmjet prizave standarde në pjesën e prapme të UPS-it dhe zakonisht janë të mbrojtur me çels ose siguresë. Bateritë janë të integruara në brendi të UPS-it dhe zakonisht nuk mund të shtohen bateri të tjera për të zgjatur kohën e autonomisë.

Sistemet mini të UPS-ve (500-2000)VA ose (0.5-2) kVA

Sistemet mini janë të ngjashme me ato mikro. Ndryshimi kryesor është se kanë fuqi më të madhe, dhe natyrisht janë më të përshtatshme për furnizimin e statcioneve më të mëdha. Dallimi tjetër është se sistemi mini mund të kenë bateri të jashtme shtesë, të cilat e rrisin kohën e autonomisë. Në këtë rast duhet të kontrollohet se a është i dimenzionuar mirë ridrejtuesi i cili e mbush baterinë. Shpeshherë duhet që përveq baterive të jashtme shtesë të kyqet edhe ridrejtuesi i jashtëm. Një ndër shpenzuesit jolinear dhe që mund të prodhoj harmonik të lartë është printeri llaserik, prandaj duhet kontrolluar se a mund të kyqet shpenzuesi i tillë në UPS-in përkatës.

Sistemet mesatare të UPS-ve (3-20) kVA

Modulet me fuqi (3-20) kVA janë projektuar për furnizim të pandërprerë të tërë zyrave me kompjuter, grupit të statcioneve punuese (serverve) ose qendrave për komunikim. Këto module nuk janë bartëse dhe janë të lidhur në lidhje të përhershme me furnizimin kryesor nëpërmjet të çelsit të fuqisë mesatare. Modulet me fuqi të madhe mund të lidhen në burimin kryesor trefazor të furnizimit dhe gjithashtu mund të japin tension trefazor. Mënyra e vendosjes së baterive dallohet nga fuqia e modulit. Modulet me fuqi më të vogla i kanë bateritë të integruara brenda shtëpizave të njejta, ndërsa modulet e fuqisë (15-20) kVA, kryesisht i kanë të vendosura bateritë në shtëpiza të veqanta të cilat janë ta ndara nga pjesët tjera të UPS-ve. Në modulet me fuqi të madhe, lidhja në mes të UPS-ve dhe shpenzuesve bëhet nëpërmjet zbarrave të veqanta, përkatësisht shpërndarjes së veqant, për dallim nga modulet e sistemeve të vogla që bëhet nëpërmjet prizave standarde. Modulet me fuqi të madhe kanë mundësinë e mbikqyrjes së statusit të UPS-ve nga distanca.

Sistemet e mëdha të UPS-ve (30-400) kVA

Modulet e fuqisë mbi 30 kVA mund të përdorën për furnizimin e pandërprerë të qendrave kopmjuterike dhe vendosja e tyre kërkon hapsirë të veqantë ku do të vendosen me aparaturën përcjellse (paisjen ftohëse, shtëpiza plotsuese me bateri të jashtme etj). Modulet e mëdha të sistemeve për furnizim të pandërprerë (UPS-ve) janë të topologjisë on-line dhe kanë hyrje dhe dalje trefazore. Gjithashtu edhe për rastin e kohës më të gjatë të autonomisë, për shkak të madhësisë së tij, bateritë mund të vendosen në hapsirë tjetër. Për arsye të fuqisë së tyre, modulet e këtilla të mëdha janë burim i pengesave për rrjetin kryesor të furnizimit përkatësisht vendosin harmonik të lartë. Që kjo të evitohet ndërtohen ridrejtues 12-pulse,dhe me përdorimin e ridrejtuesit me 12-puls, nevojiten edhe shtëpiza shtesë, e cila duhet të jetë fizikisht në afërsi të shtëpizës kryesore të UPS-it, dhe me këtë rriten dimenzionet dhe pesha e tërë modulit. Në UPS-at me fuqi të tillë, shpeshherë lidhet edhe grupi gjenerator motor, në mënyrë që ti vazhdohet puna pa pengesa e shpenzuesve, pas kalimit të kohës së autonomisë e cila është e përcaktuar me dimenzionet e baterive. Si opsion standard është mbikqyrja dhe manipulimi nga distanca e modulit.

Kualiteti i energjisë elektrike

Nevoja për projektimin dhe konstruktimin e sistemeve të UPS-ve vjen si pasojë e ndërprerjeve të rastësishme të energjisë elektrike. Pasojat nga këto ndërprerje mund të jenë të parasihkueshme, nga prishja e pasijeve të ndjeshme në ndërprerjen e menjëhershme të furnizimit dhe deri në dëmet e shkaktuara dhe pamundisa e afarizmit normal. Shumë sisteme të cilat janë pjesë përbërse e secilës fabrikë, kërkojnë furnizim të sigurt dhe të besushëm, që të mundsohet puna normale në të. Këta shpenzues duhet të njihen si të rëndësishëm dhe të ju sigurohet furnizim i pandërprerë. Sot gjithnjë e më shumë paiasje janë të ndjeshme në furnizim jo të stabilizuar, që është pasojë e asaj se paisjet gjithnjë e më shumë kanë të ndërtuar mikroprocesor, prandaj edhe duhet dalluar ato paisje si paisje të rëndësishme, pa të cilat nuk mund të punohet normal.

Pengesat të cilat ndikojnë në punën e pasijeve të caktuara dhe kualitetin e energjisë elektrike

Nocioni kualiteti i energjisë elektrike gjithnjë e më shumë po vjen në shprehje, për arsye se vetë paisjet e kërkojnë një gjë të tillë. Prandaj, paisjet e kohëve të fundit kanë të ndërtuar gjithnjë e më shumë komponentë elektronike (mikroprocesor), të cilat nuk durojnë furnizim jo të stabilizuar me enrgjie elektrike. Përveq kësaj kualiteti i energjisë elektrike është aktualizuar për shkak të liberalizimit të tregut të energjisë elektrike. Kjo ka bërë që të rritet shpejtësia e zhvillimit të paisjeve për kontroll të kualitetit të energjisë dhe zhvillimi i metodave për sigurimin e kualitetit të ,,mirë’’ të energjisë elektrike. Nocioni kualiteti i energjisë elektrike ka kuptim të ndryshëm për shpenzues të ndryshëm. Por mund të veqohet përkufizimi i cili do t’i kënaq të gjithë shpenzuesit : ,,Kualiteti i energjisë elektrike, me këtë edhe ndryshimi i frekuencës dhe devijimi i formës së tensionit, rregullohen në bazë të formës sinusoidale të rregullt të tensionit dhe rrymës për frekuencën "f=50Hz". Pra kualitetin e energjisë elektrike e përcaktojnë këta parametra :

• Frekuenca,
• Amplituda ,
• Forma (valore),
• Simetria

Në burimin e energjisë elektrike, në central, të gjithë parametrat e lartëpërmendur janë ideal, por deri sa energjia te bartet deri te shpenzuesit, vjen deri të deformimet e ndryshme të energjisë elektrike.

Burimet e pengesave

Pengesat themelore të cilat hasen si deformime të formës themelore të energjisë elektrike janë :

• Pengesat elektrike
• Dështimet kalimtare të tensionit
• Zvoglimi i tensionit
• Rritja e tensonit
• Ndërprerja e furnizimit
• Ndikimi i harmonikve të lartë

Pengesat elektrike

Pengesat elektrike ose interferenca elektromagnetike është sinjali elektrik i cili shkakton pasoja të padëshirueshme në shpenzues ose në sistem në tërësi. Pengesat elektrike zakonisht paraqiten në sistemin për bartje, përkatësisht në linjat bartëse, dhe burimet e pengesave janë të shumta si psh. :

• Shkarkimi i linjës,
• Sinjali i radio dhe televizionit,
• Tokzimi jo i mirë,
• Goditjet e rrufesë,
• Puna e motorit elektrik në afërsi të aparateve elektronike te ndjsehme etj.

Ndikimi i harmonikëve të larta

Shtrembrimi i tensionit është çdo devijim nga forma nominale sinusoidale. Harmonikët e lartë janë si pasojë e ngarkesave jo lineare në rrjet, të cilat tërheqin rryma të njëkohshme të mëdha nga rrjeti në intervale të caktuara kohore. Shembuj të ngarkesave jo lineare janë : kompjuterët, aparatet fotokopjuese, shtypsit (printerët) laserik, motorët me shpejtësi variabile ( te ndryshushme) dhe paisja për furnizim të pandërprerë. Me rritjen e përdorimit të kompjuterve është e mundur të rritet shtrembrimi i tensionit në brendi të rrjetit lokal (instalimit elektrik), dhe kështu harmonikët e lartë mund të shkaktojnë ngrohjen e instalimeve dhe dëmtimin e tyre nëse ato nuk janë të mbidimenzionuara. Zgjdhja e vetme do të jetë përdorimi i UPS-it, paisjes me faktorin hyrës të shtrebrimit të tensionit shumë të vogël. Pra burim kryesor i harmonikëve të lartë janë paisjet elektronike të cilat mund shuhen së punuari pikërisht nga lindja e harmonikve. Egzistimi i harmonikëve të lartë mund të sjellë deri te pengimi i rrjedhjes së shenimeve dhe humbjes së tyre. Kështu egzistimi i harmonikve të lartë shkakton edhe formimin e fushave magnetike, me frekuencë më të madhe se ajo industriale.

Referencat

1. Dr.Ali Emadi, Abdolhosein Nasiri dhe Stoyan B. Bekiarov ,,Uninterruptible Power Supplies and Active Filters’’ Instituti i Teknologjise Ilinois- Departamanti i Inxhinierise Elektrike dhe Kopmjuterike- Chicago, IL, 2005
2. Prof.dr. Vjollca Komoni ,, Sistemet per furnizim te panderprere’’ (Dispensë) 2005
3. Prof. dr. Myzafere Limani ,, Elektronika energjetike’’ Prishtinë 2001