UPS do domku, czyli awaryjne zasilanie rolet i pieca CO

Jak tanio i bezpiecznie wykonać zasilanie awaryjne z UPS do domku jednorodzinnego lub letniskowego?

Często słyszę pytania:

• jaki UPS do pieca CO?
• Jaki UPS do rolet elektrycznie sterowanych?
• Jaki UPS do podtrzymania monitoringu?

Osoby pytające poszukują taniego i uniwersalnego UPS, z którego przez wiele godzin mogą zasilić urządzenia elektryczne znajdujące się w domu na wypadek braku zasilania. Informacje podawane przez producentów lub sprzedawców nie udzielają odpowiedzi na pojawiające się pytania, a wątpliwości jest coraz więcej…

Nikt nie lubi przepłacać, ale co wybrać? Rozpiętość cenowa jest ogromna. 

Wielokrotnie chcąc pomóc, zadawałem pytania, które pozwolą ustalić potrzeby i optymalnie dobrać UPS. Niestety moi rozmówcy (często osoby, które nie są elektrykami) nie potrafiły udzielić odpowiedzi, bez których dobranie UPS-a do oczekiwań staje się praktycznie niemożliwe.

Mógłbym dać odpowiedź

Do domku wybierz dowolny UPS, który na wyjściu generuje przebieg sinusoidalny. Dobierz odpowiednio dużą pojemność akumulatorów. To wszytko – będzie działać.

Zdaję sobie sprawę, że nie takiej odpowiedzi oczekują pytające osoby – to nie jest pomoc. Ciągle powtarzające się pytania zmotywowały mnie do napisania poniższego poradnika. 

Jeśli będziesz czytać dalej, znajdziesz uzasadnienie dlaczego sinusoida jest taka ważna, porady jak dobrać pojemność akumulatorów oraz trochę innych przydatnych wskazówek. Wiele zagadnień jest wspólnych dla rolet i pieca więc proponuję czytaj po kolei 😉

Zagadnienia opisuję w kolejności, która pozwoli Ci zrozumieć zachodzące zjawiska z którymi będziesz miał do czynienia zasilając z UPS silniki elektryczne prądu przemiennego (pompy, wentylatory, napędy bram lub rolet itp.). W tym artykule skoncentruje się na prostych 1-fazowych rozwiązaniach dedykowanych do domku lub małego biura. 

Każdy domek wymaga ogrzewania, zacznę więc od UPS do pieca, ale w tej części poruszę tematy, które będą wspólne dla rolet elektrycznie sterowanych, bram i innych urządzeń zasilanych z sieci 230 V.

UPS do pieca CO

czy naprawdę jest potrzebne? Przecież w przypadku braku zasilania, piec wyłącza się…

Czy jesteś tego pewien?

Nowoczesne piece centralnego ogrzewania w skrócie CO, uzależnione są od dostępności prądu elektrycznego. Chcąc zaproponować awaryjne zasilanie należy ustalić kilka kluczowych parametrów. Postaram się w skrócie omówić zagadnienie, abyś mógł dobrać rozwiązanie do Twoich potrzeb.

Piec czy kocioł?

W odniesieniu do nowoczesnego budownictwa określenie piec jest błędne.

Piec – wytworzone ciepło bezpośrednio oddaje do otoczenia.
Kocioł – wytworzone ciepło przekazuje za pomocą nośnika (np. woda) do grzejnika, który oddaje ciepło do otoczenia.

W dalszej części będę posługiwał się określeniem kocioł.

Rodzaje ogrzewania

Tak, to zagadnienie jest również powiązane z UPS. Ze względu na rodzaj paliwa kotły możemy podzielić na:

• paliwa stałe
• paliwa gazowe
• paliwa ciekłe

W budownictwie jednorodzinnym spotykamy również ogrzewanie za pomocą:

• Pompy ciepła
• Ogrzewanie elektryczne

Co się dzieje w przypadku braku zasilania?

Odpowiedź na pytania nie dla wszystkich jest oczywista, i zależy od rodzaju paliwa.

Pompy ciepła, ogrzewanie elektryczne, kotły na paliwo gazowe lub ciekłe wyłączą się. W dłuższej perspektywie w domu będzie zimno 🙂

Kotły na paliwa stałe stwarzają większe wyzwanie. Omówię na przykładzie kotła na ekogroszek.

Praca normalna kotła

W trakcie normalnej pracy podajnik od spodu dostarcza ekogroszek na palenisko retorowe. Na górze palnika jest żar. Co jakiś czas od spodu jest podawana nowa porcja ekogroszku, dmuchawa od spodu dostarcza powietrze dzięki czemu poprawnie przebiega proces spalania.

Aby woda w kotle CO się nie zagotowała konieczne jest ciągłe chłodzenie, które zapewniają pompki cyrkulacyjne.

Gdy kocioł osiągnie nastawioną temperaturę wyłącza się, czyli:

• przestaje podawać paliwo (ekogroszek),
• wyłącza nadmuch.

Na retorowym palenisku na skutek braku tlenu ogień stopniowo wygasa. Utrzymuje się żar, który wraz z upływem czasu zmniejsza się. Proces ten przebiega dość powoli.

W tym czasie pompki cyrkulacyjne nieustannie schładzają kocioł, transportując ciepło oddawane przez żar do grzejników.

Brak zasilania

W przypadku braku zasilania sytuacja jest tylko pozornie podobna. Kocioł przestaje podawać paliwo, wyłącza się nadmuch (tak jak przy pracy normalnej) dodatkowo przestają pracować pompki cyrkulacyjne.

Żar na retorze pomału wygasa, nieustannie oddaje ciepło do kotła, który nie przekazuje go dalej.
Temperatura wody wewnątrz kotła zaczyna gwałtownie wzrastać. Woda zaczyna się gotować. Bardzo mocno wzrasta ciśnienie wody, które może doprowadzić do zadziałania zabezpieczających zaworów ciśnieniowych. Potocznie mówimy o awaryjnym zrzucie wody.

Jeśli kocioł ma uszkodzony, lub źle ustawiony zawór ciśnieniowy na wskutek wzrastającej temperatury wody i wytwarzanego ciśnienia może nastąpić rozerwanie kotła.

Nie wierzysz?

Poczytaj:

Tragicznie w skutkach zakończyło się wieczorne zdarzenie w jednej z miejscowości powiatu puławskiego. Nie udało się uratować życia mężczyzny, ciężko rannego w wyniku wybuchu pieca.

Źródło: http://www.lublin112.pl/wybuch-pieca-kotlowni-zginal-mlody-mezczyzna/#close_info_content

Para wodna powstająca w wadliwie zamontowanym kotle może bez trudu rozerwać grube blachy pieca i rozsadzić betonowe ściany budynków. Najczęściej przyczyną tego typu nieszczęść jest nieprawidłowe …

Źródło: http://kalisz.naszemiasto.pl/archiwum/kotly-jak-bomby,466940,art,t,id,tm.html

W wyniku wybuchu doszło do pożaru kotłowni. Po przybyciu straży pożarnej na miejsce zdarzenia stwierdzono, iż budynek zamieszkują cztery osoby (małżeństwo z dwójką dzieci) które samodzielnie opuściły lokum nie odnosząc obrażeń, konstrukcja nośna budynku nie jest uszkodzona.

Źródło: http://kppsplimanowa.pl/art,127,wybuch-pieca-weglowego

Po przybyciu na miejsce zdarzenia zabezpieczono teren działań oraz stwierdzono że doszło do wybuchu pieca centralnego ogrzewania w jednym z pomieszczeń budynku. Siła wybuchu uszkodziła elementy konstrukcyjne budynku…

Źródło: https://osp.pl/artykuly/wybuch-pieca-centralnego-ogrzewania,11979/

To tylko niewielki fragment materiałów na temat eksplodujących kotłów CO.

Awaryjne zasilanie – czego?

W skrócie mówi się kocioł CO, ale chodzi o całą instalację dostarczającą ciepło do budynku czyli:

• Elektronika sterująca kotłem
• Pompy obiegowe
• Wentylatory
• Elektrycznie sterowane zawory np. trój lub czterodrożne

Dlaczego ważne jest co zasilam z UPS?

O ile zasilenie elektroniki w większości przypadków nie stanowi problemu, o tyle zasilenie silników wymaga przestrzegania pewnych niżej opisanych zasad.

Silnik

Dotyczy silników w pompach, wentylatorach, podajnikach, roletach, napędach bram itd.

Silnik zasilany z 230 V AC należy zawsze zasilać napięciem o przebiegu sinusoidalnym, czyli takim jakie występuje w sieci 230 V (w gniazdku).

Sinusoinda – pamiętasz z lekcji matematyki lub fizyki? Napięcie w domowej instalacji elektrycznej przemiennej AC ma przebieg sinusoidalny, czyli jest to przebieg w kształcie fali przedstawiony kolorem żółtym na poniższej grafice. 

Zobacz poniższe przykłady, które przedstawiają kilka przebiegów napięcia jakie generuje UPS. Który z nich nazwiesz sinusoidalnym?

Źródło: https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic3017398.html

Często UPS na wyjściu generuje przebieg mniej lub bardziej zbliżony do sinusoidy, wówczas w dokumentacji pojawiają się chwyty marketingowe w postaci zapisów typu:

• sinusoida modyfikowana,
• sinusoidalny aproksymowana,
• przebieg zbliżony do sinusoidy.

Ostatni przebieg przedstawiony w powyższej tabeli jest sinusoidalny. Pozostałe dwa są sinusoidą aproksymowaną, sinusoidopodobne, zbliżone do sinusoidy…

To tylko niektóre zapisy spotykane w dokumentacji UPS.

Jak widzisz warto uważnie czytać informacje, które podaje producent UPS-a.

UWAGA!

Czysta sinusoida potrzebna jest do urządzeń z silnikami na napięcie 230 V AC. Do innych zastosowań np. awaryjne zasilenie komputerów, NAS, czy innej elektroniki w zupełności wystarczają inne przebiegi.

Pamiętaj, silniki występują również w układach automatyki bram garażowych i wjazdowych oraz roletach sterowanych elektrycznie.

Bzdura – u mnie działa

Należy zadać pytanie, co się stanie jak silnik zasilany napięciem 230 V AC (wentylator lub pompa) zasilony zostanie napięciem o innym kształcie niż sinusoida?

W większości przypadków silnik będzie działał, ALE:

• może zużywać więcej energii elektrycznej,
  
• będzie się mocniej grzał. Może dojść do sytuacji, w której na skutek przegrzania uszkodzona zostanie izolacja przewodów co doprowadzi do awarii silnika.
  
• Silnik może wytwarzać dodatkowe dźwięki np. może buczeć.
• W polu elektromagnetycznym silnika mogą zachodzić zjawiska, które wpłyną na znaczne zmniejszenie mocy oddawanej np. pompa będzie tłoczyć z mniejszym ciśnieniem, wentylator będzie słabiej dmuchał.
• Silnik może się dziwnie zachowywać. Niespodziewanie przyspieszać i zwalniać…

Osoby które będą szczegółowo zainteresowane tematyką odsyłam do opracowania Antoni Plamitzer – Maszyny Elektryczne

 W jakiej technologii jest wykonany UPS?

Czy zastanawiałeś się czym poszczególne modele UPS różnią się między sobą? Zobacz ten sam UPS podłączony do zasilania na wyjściu daje ładny sinusoidalny przebieg, lecz wystarczy brak zasilania aby przebieg zmienił się.

Dlaczego tak się dzieje?

Kształt napięcia na wyjściu UPS zasilanie sieciowe włączone
Kształt napięcia na wyjściu UPS zasilanie sieciowe wyłączone

Wynika to z technologii w jakiej jest wykonany UPS. Poniżej krótko postaram się przybliżyć najczęściej spotykane rozwiązania:

UPS technologia AVR
… zapewnia stabilne zasilanie poprzez automatyczne regulowanie napięcia wyjściowego do odpowiedniego poziomu przez obniżenie go, gdy jest zbyt wysokie lub zwiększenie, gdy napięcie linii zasilającej jest zbyt niskie …
UPS technologia OFF-LINE
	… przechodzi w tryb zasilania z akumulatora, gdy napięcie wejściowe znajduje się poza dopuszczalnym zakresem. Gdy napięcie wraca do normy, UPS powróci do trybu zasilania z sieci …
UPS technologia LINE-INTERACTIVE
… zapewnia ciągłe i stabilne zasilanie, dzięki automatycznemu regulatorowi napięcia (AVR). … Gdy napięcie jest poza dopuszczalnym pasmem (± 10V nominalnego napięcia) AVR dopasowuje napięcie do wartości wymaganej, bez konieczności przechodzenia w tryb pracy na baterii. W przypadku dalszego przekroczenia dopuszczalnego zakresu napięcia wejściowego, UPS przełącza się w tryb pracy na baterii …
UPS technologia ON-LINE
	… w pierwszej fazie sygnał wejściowy AC jest konwertowany na sygnał DC. Następnie w drugiej fazie następuje ponowna konwersja sygnału z DC na AC poprzez falownik. Dzięki temu obciążenie podłączone do UPS jest w pełni odseparowane od sieci zasilającej i jej niedoskonałości, w rezultacie na wyjściu otrzymujemy zawsze czystą i stabilną moc. Kolejną zaletą tej technologii jest zerowy czas przełączania, w przypadku awarii na wejściu …

Na podstawie informacji z broszury PowerWalker.

Podsumowanie

Wiesz już, że UPS należy dobierać w zależności od rodzaju obciążenia. Jeśli UPS będzie zasilał silniki 230 V AC zawsze należy wybierać UPS, który na wyjściu daje przebieg sinusoidalny. Do innych urządzeń np. komputerów mogą być zastosowane UPS z innym przebiegiem napięcia. 

Jaka moc?

Nim dobierzesz UPS do kotła CO, trzeba zastanowić się jaka będzie łączna moc urządzeń do niego podłączonych.

Na tabliczce znamionowej każdego urządzenia elektrycznego podawane są podstawowe parametry takie jak:

• napięcie zasilania oznaczane symbolem U i podawany w jednostce V (Wolt). Najczęściej będzie 230 V (Wolt),
• prąd oznaczany symbolem I podawany w jednostce A (Amper),
• moc oznaczana symbolem P i podawana w jednostce W (Wat).

Poniżej przykładowa tabliczka znamionowa kotła na ekogroszek:

Spisz moc każdego urządzenia podawaną w watach.

Jeśli na urządzeniu nie ma podanej mocy a znajdziesz podane napięcie i prąd można wyliczyć moc z prostego wzoru.

Dla silników i nam potrzebnych obliczeń można uprościć:

P = U * I * cos fi

P – moc urządzenia w watach W
U – napięcie zasilania w woltach V w naszym przypadku 230 V
I – prąd pobierany przez urządzenie
Cos fi – dla silników przyjmijmy 0,9

P = 230 * I * 0,9

Ponieważ upraszczamy i zasilamy urządzenie z domowej sieci elektrycznej więc z tabliczki znamionowej wystarczy, że spiszesz prąd podawany w amperach (A). Podstaw do poniższego wzoru:

P = 207 * I

Często popełniany błąd!

Widziałeś tabliczkę znamionową kotła, którą zamieściłem powyżej? Wynika z niej, że kocioł maksymalnie pobiera 145 W.

Jeśli dobierzesz UPS pod to obciążenie popełnisz błąd. Tabliczka nie uwzględnia mocy podłączonych do niej akcesoriów typu pompki obiegowe i regulatory stałotemperaturowe zwane potocznie zaworami trójdrożnymi lub czterodrożnymi.

Przykład:

• pompka obiegowa Grundfos ALPHA2 25-60 maksymalnie może pobrać 45 W 
• regulator stałotemperaturowy ACT 343 maksymalnie pobiera 1,5 VA (uprośćmy 1,5 W)

Dodaj otrzymane wartości:

• Kocioł 145 W
• pompa cyrkulacyjna 45 W (jeśli jest jedna, często w instalacji jest kilka pompek)
• Regulator 1,5 W

Podsumowując omawiany przypadek, UPS należy dobierać na obciążenie 191 W.

Ewentualne przewymiarowanie wynikające z faktu, że zainstalowane urządzenia nie pracują z maksymalną mocą będzie skutkowało tym, że UPS będzie w stanie dłużej zasilić nasze urządzenia.

Wraz z upływem czasu starzeją się akumulatory tracąc swoją pojemność. Pierwotne przewymiarowanie pomimo starzenia się akumulatorów i częściowej utraty pojemności, pozwoli przez dłuższy okres zasilać urządzenia przez czas jaki określiłeś.

Jak długo urządzenia mają być podtrzymane?

Wiadomo jak najdłużej, nawet 8 – 12 godzin. Ok, tylko czy koszty Cię nie przerażą? 

Zobacz na przykładzie UPS firmy Eaton wykonanego w technologii Line-Interactivemodel model: 5SC750i 750/525 VA/W.

Poniższy wykres w uproszczeniu przedstawia jak długo NOWY UPS podtrzyma obciążenie. 

Zobacz, ten sam UPS może podtrzymać obciążenie przez okres 124 minut (obciążenie 25 W), lub przez 5 minut (obciążenie 472 W). Pamiętaj, wraz z upływem czasu akumulatory starzeją się tracąc swoją pojemność więc wykres ten dla UPS kilkuletniego będzie wyglądał całkiem inaczej.

Trudność w doborze UPS do obciążenia polega na tym, że nie ma standaryzacji. Każda seria UPS, w zależności od użytej technologii, jakości elektroniki (straty energii), jakości akumulatora nawet w ramach tego samego producenta może mieć inny czas podtrzymania tego samego obciążenia. Decydując się na dobór UPS trzeba liczyć się z żmudnym przekopywaniem dokumentacji, kart katalogowych lub korzystać z elektronicznych narzędzi (zwanych konfiguratorami) służących do doboru UPS.

UPS do kotła CO i rolet

Wybierz dowolny UPS, który na wyjściu generuje przebieg sinusoidalny i dobierz odpowiednio dużą pojemność akumulatorów, tak aby podtrzymały zasilanie przez oczekiwany przez Ciebie czas. Możliwości masz naprawdę dużo.

Zaczynając od popularnych UPS, które kształtem przypominają te najbardziej popularne stawiane koło komputera, poprzez UPS montowane w szafach RACK, itd. Możesz wybrać UPS z dodatkowymi funkcjami, które umożliwiają zarządzanie zasilaniem rezerwowym z poziomu komputera, ustawianie powiadomień itd.

Z doświadczenia wiem, że najwięcej osób szuka prostych rozwiązań. Czym mniej „bajerów” tym lepiej. Z dostępnych na rynku rozwiązań szczególnie dwa zwróciły moją uwagę (parametry techniczne, porównaj we własnym zakresie).

SPECLINE AVR 700

Wykonany w technologii Line-Interactive. Do UPS należy dokupić zewnętrzny moduł bateryjny SPECLINE AVR (można podłączyć kilka modułów o pojemności 42 Ah każdy), lub KWASOWY AKUMULATOR SAMOCHODOWY o pojemności do 150 Ah.

Ponieważ mało osób czyta instrukcje obsługi, poniżej przytoczę kilka zaleceń producenta:

• minimalny przekrój przewodów do połączenia modułów bateryjnych lub akumulatora samochodowego z UPS to 10 mm²
• produkt w środowisku mieszkalnym może wywołać zakłócenia odbioru fal radiowych. W takim przypadku wymagane jest zastosowanie dodatkowych środków zapobiegawczych,
• w celu przedłużenia sprawności akumulatorów należy co 6 miesięcy odłączyć zasilanie i pod obciążeniem rozładować akumulatory. Następnie ponownie je naładować.
• Stopień ochrony IP20 – zobacz co to oznacza >>  

ZA-TECH-500 TECHTRON

Do zasilacza awaryjnego należy dokupić zewnętrzne akumulatory. Zalecane żelowe lub AGM o napięciu 12 V. W dokumentacji dotyczącej akumulatorów uważny czytelnik trafi na zapis VRLA.  W komplecie są 1,5 m przewody do podłączenia akumulatora.

W instrukcji obsługi ani w opisie na stronie internetowej (dane na dzień 2018 11 05) nie znalazłem informacji na temat:

• maksymalnej pojemności podłączonych akumulatorów
• Stopnia ochrony IP

O co chodzi z tymi akumulatorami?

Ponieważ omawiane dwa urządzenia (SPECLINE AVR 700 i ZA-TECH-500) przeznaczone są do zasilania z akumulatorów „samochodowych” krótko omówię co kryje się pod podawanymi oznaczeniami.

Akumulatory samochodowe:

• Kwasowo-ołowiowe (obsługowe) – posiadają możliwość oddania w krótkim czasie dużego prądu. Przeznaczone głównie do rozruchu samochodu. Akumulatory tego typu posiadają korki, a użytkownik musiał systematycznie kontrolować poziom elektrolitu, i w razie potrzeby musiał go uzupełniać.
• VRLA – to bezobsługowe akumulatory kwasowo-ołowiowe, z zaworem regulacyjnym, które zastępują stare akumulatory wymagające obsługi. Grupa akumulatorów VRLA dzieli się na dwie podgrupy akumulatory AGM oraz akumulatory żelowe.
• AGM – to akumulatory w których elektrolit zamknięty jest w matach z włókna szklanego. Stosowane głównie w samochodach z systemem Start – Stop, jak również w autach z dużą ilością elektroniki i elektrycznych układów dbających o komfort podróżujących. W porównaniu do wcześniej omawianych akumulatorów kwasowo-ołowioiwych, akumulatory AGM są znacznie bardziej odporne na pracę cykliczną. W samochodach stosuje się je zamiennie za akumulatory kwasowo-ołowiowe.
• Żelowe – to akumulatory w których elektrolit zgromadzony jest w postaci żelu. Są odporne na głębokie rozładowania, jednak w porównaniu z wcześniej omawianymi akumulatorami nie są w stanie oddać porównywalnie dużych prądów rozruchowych. Sprawdzają się np. w kamperach, gdzie dość często zdarzają się cykle głębokiego rozładowania.

Ładowanie akumulatorów

Technologia wytwarzania akumulatorów ciągle się rozwija. Akumulatory stają się coraz lżejsze, mają coraz lepsze parametry. Używanie nowoczesnych akumulatorów wiąże się z koniecznością stosowania ładowarek, które są przystosowane do ładowania zaawansowanych technologicznie akumulatorów. Użycie „prostownika” starego typu do ładowania nowoczesnego akumulatora może doprowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia akumulatora i do zmniejszenia jego żywotności. Ładowarki starego typu mogą niedoładowywać lub przeładowywać akumulatory.

Każdy UPS posiada wbudowany układ odpowiedzialny za prawidłowe ładowanie akumulatorów. Dobierając akumulator do UPS, należy zawsze stosować akumulatory zalecane przez producenta UPS.

Nie mam dostępu do programów ładowania stosowanych przez producentów UPS, ale ponieważ w dwóch omawianych wyżej urządzeniach producenci zalecają użycie akumulatorów samochodowych, więc poglądowo zamieszczam program ładowania jaki udostępnia w swoich ładowarkach producent CTEK.

Przeanalizuj poniższy wykres wraz z opisem. Zobacz jak skomplikowany jest proces ładowania nowoczesnych akumulatorów. 

Rolety

Osoby, które w domku posiadają rolety lub bramy elektrycznie sterowane, często na wypadek braku zasilania oczekują, że UPS pozwoli zamknąć lub otworzyć wszystkie rolety w całym domu. Można to osiągnąć z wykorzystaniem UPS-a pod pewnymi warunkami:

1. UPS na wyjściu generuje przebieg sinusoidalny,
2. rolety lub bramy zamykają się jedna po drugiej (nie wszystkie na raz). 

Dlaczego?

Przedstawiony wykres pokazuje prąd jaki pobiera silnik (np. rolety) w trakcie rozruchu.

Zwróć uwagę na czas, w jakim zmienia się przebieg prądu.

Krytyczne są dwa punkty: t_p i t_d

• I_p – prąd osiąga wartość 8 do 12 razy większą niż prąd znamionowy silnika, w czasie t_p 20 do 30 ms, czyli 0,020 do 0,030 sekundy.
• I_d – prąd osiąga wartość 4 do 8 razy większa niż prąd znamionowy silnika, w czasie t_d od 1 do 10 sekund.

Silniki stosowane w roletach lub bramach są silnikami o niewielkich mocach. Dla uproszczenia przyjmijmy więc najmniejsze graniczne wartości prądów (I_p, I_d) i czasów (t_p, t_d):

• Prąd I_p 8 razy większy niż prąd znamionowy silnika w czasie t_p 0,020 sekundy,
• prąd I_d 4 razy większy niż prąd znamionowy silnika w czasie t_d 1 sekunda.

Zobacz jak będzie to wyglądało w praktyce.

Silniki roletowe w zależności od wielkości rolety mają moc około 130 do 280 W – do obliczeń przyjmę silnik o mocy 140 W.

Korzystając z omawianego wcześniej wzoru: P = U * I * cos fi podstawię wartości:

P = 140 W
U = 230 V
cos fi = 0,9

Z obliczeń otrzymamy znamionowy prąd silnika rolety I około 0,68 A na powyższym wykresie oznaczony jako In.

1 – roleta (zasilana 230 V)

W chwili startu rolety prąd (na wykresie I_p) osiąga wartość 8 * 0,68 A = 5,44 A, następnie prąd spada do wartości (na wykresie I_d) 4 * 0,68 A = 2,72 A. W kolejnym etapie osiąga wartość znamionową 0,68 A.

15 – rolet (zasilanych z 230 V)

W domu znajduje się 15 rolet. Jeśli wszystkie rolety zaczną zamykać się w tym samym czasie, to:

• w chwili startu rolety pobiorą prąd o wartości 81,6 A, na wykresie I_p,
• następnie prąd ten spadnie do wartości 40,8 A, na wykresie I_d.
• Po chwili osiągnie wartość znamionową 10,2 A, na wykresie I_n.

Nie wierzysz? Przelicz sam. Proponuję abyś sprawdził jakie zabezpieczenia nadprądowe (bezpieczniki) masz zainstalowane w swojej instalacji?

Jak dobrać UPS do rolet?

Prądy rozruchowe (Ip, Id) stanowią największy problem przy awaryjnym zasileniu rolet np. z UPS. Jeśli automatyka budynku spowoduje, że rolety zamykają się jedna po drugiej i przyjmiemy średni czas zamykania rolety jako 20 sekund.

W uproszczeniu dobierając UPS do awaryjnego zasilenia rolet wyliczamy czas przez jaki rolety w całym domu będą się zamykać:

15 rolet * 20 sekund = 300 sekund

Pamiętasz, zakładałem moc pojedynczej rolety 140 W. Potrzebujemy podtrzymania przez 5 minut (300 sekund). Nie licz na styk, dołóż jeszcze kilka watów na potrzeby automatyki. 

Zobacz przedstawiony poniżej wykres (był już wcześniej prezentowany), UPS 5SC750i może podtrzymać 157 W przez okres 23 minut. To z zapasem, wystarczy na zamknięcie rolet w omawianym przypadku.

Więcej na temat rolet elektrycznie sterowanych znajdziesz w artykule zatytułowanym: Rolety, bramy, wentylacja, wideodomofon, o czym pamiętać? Część 3

UPS – jakie przewody do akumulatora?

Prawidłowy dobór przewodów ma bardzo duże znaczenie dla prawidłowej pracy UPS. Należy wziąć pod uwagę:

• długość przewodów
• prąd przepływający przez przewody

Na tej podstawie można dobrać odpowiednią średnicę przewodu tak, aby na przewodach nie było zbyt dużych spadków napięć, oraz aby przewody nie grzały się.

Zobacz, ten sam odbiornik np: 600 W zasilany napięciem 230 V pobiera prąd 2,61 A. W przypadku braku zasilania, UPS pobiera z akumulatora 12 V prąd 50 A, aby uzyskać tą samą moc 600 W. 

Pobierz kalkulator w postaci pliku Excel ułatwiający obliczanie maksymalnej długości dwużyłowego przewodu miedzianego:

Pobierz kalkulator >>

 

W dużym uproszczeniu do stworzenia poniższej tabelki zastosujemy wzór:

P = U * I

P – moc w W
U – napięcie w V
I – prąd w A

Przykład

Przeanalizuj tabelę, zwróć uwagę jakie prądy będą przy napięciu 12 V DC:

Moc w W	Prąd przy napięciu 230 V	Prąd przy napięciu 12 V
50 W	0,22 A	4,17 A
100 W	0,43 A	8,33 A
150 W	0,65 A	12,50 A
200 W	0,87 A	16,67 A
250 W	1,09 A	20,83 A
300 W	1,30 A	25,00 A
350 W	1,52 A	29,17 A
400 W	1,74 A	33,33 A
450 W	1,96 A	37,50 A
500 W	2,17 A	41,67 A
550 W	2,39 A	45,83 A
600 W	2,61 A	50,00 A
650 W	2,83 A	54,17 A
700 W	3,03 A	58,33 A

Uwzględnij, że prądy o dużej wartości będą z akumulatora pobierane przez dłuższy okres czasu.

Jeśli chcesz, sam możesz policzyć na podstawie posiadanych dwużyłowych przewodów jaką maksymalną długość przewodu możesz dać. Wzór poniżej: gdzie:

L – długość dwużyłowego przewodu w [m]
A – przekrój pojedynczej żyły w [mm²]
U_n – napięcie instalacji [V]
æ – rezystywność materiału przewodu (dla CU æ =56 m/Ωmm²)
du – spadek napięcia w [%]
P – moc przesyłana w [W]

Kalkulatory rożnych producentów, ułatwiające dobór przekrojów kabli i przewodów oraz spadków napięć znajdziesz na stronie: Dobór kabli, przewodów >>

Jaki przewód?

Kupić dwużyłowy giętki przewód średnicy 10 lub 16 mm² jest dość ciężko. Kiedyś stosowałem pojedyncze H07V-K (Lgy), które aby się nie plątały spinałem różnymi osłonami.

Obecnie w pracach, które wykonuję do połączeń akumulatorów z odbiornikami staram się używać ÖLFLEX TRUCK 170 TWIN, który występuje w średnicach: 6; 10; 16;25; 35; 50; 70 mm².

Gdzie zamontować UPS

Każde urządzenie ma określone przez producenta warunki pracy do których zalicza się również miejsce montażu. Sporo osób, które pyta mnie o zasilanie awaryjne kotła CO zamierza zamontować UPS bardzo blisko kotła. Najczęściej jest to odległość do 1,5 m od kotła (na tyle starcza oryginalny przewód z wtyczką, który jest zamontowany przy kotle). 

Takie usytuowanie UPS prawie zawsze jest niebezpieczne i niezgodne z wytycznymi producenta. Dlaczego?

• Akumulatory mogą wytwarzać łatwopalne gazy.
• Unoszący się w kotłowni pył węglowy (dotyczy szczególnie kotłów na ekogroszek lub miał węglowy), może doprowadzić do wybuchu, na wskutek iskrzenia, które może zachodzić wewnątrz UPS.
• Pył węglowy, który osiądzie na niezabezpieczonym akumulatorze, lub poprzez otwory wentylacyjne osiądzie wewnątrz UPS może doprowadzić do zwarcia i uszkodzenia elektroniki, a w skrajnych przypadkach do pożaru.

W danych katalogowych lub instrukcji UPC poszukaj zapisu o stopniu ochrony najczęściej oznaczanym dwiema literami i dwiema cyframi np: IP65. Pierwsza cyfra po literach IP oznacza stopień ochrony przed pyłami, natomiast druga oznacza stopień ochrony przed płynami np. wodą. 

Jeśli urządzenie ma być pyłoszczelne musi mieć oznaczenie np:

IP65 – pyłoszczelność, ochrona przed strumieniem wody.
IP66 – pyłoszczelność, ochrona przed silnymi falami wody.
IP67 – pyłoszczelność, ochrona przed skutkami zanurzenia.

Samodzielnie nie wkładaj UPS ani akumulatorów do obudów, ponieważ w ten sposób ograniczasz możliwość chłodzenia urządzenia i możesz szybko doprowadzić do awarii lub pożaru.

Więcej na temat zabezpieczeń przed pyłem znajdziesz w artykule: Ile za elektryka, czyli za co płacisz elektrykowi?

Strefa zagrożona wybuchem

Czyli Strefa EX. Osoby zainteresowane tym ważnym i groźnym zagadnieniem odsyłam do ekspertów specjalizujących się w w tym zagadnieniu.

Możesz spróbować zapytać w lokalnej jednostce Straży Pożarnej. 

Zdaję sobie sprawę, że omówiłem tu tylko minimum zagadnień dotyczących UPS w sposób, który dotyczy głównie potrzeb osób mieszkających w domkach jednorodzinnych. Nie omówiłem wielu podstawowych zagadnień takich jak: czasy przełączania, zabezpieczenia zwarciowe i przeciążeniowe, zabezpieczenia przed zmianą polaryzacji akumulatora. 

Szczegółowo temat zasilania rezerwowego z UPS omówię w osobnym artykule.

A Ty co sądzisz w tym temacie? Zamieść swój komentarz.

Udostępniaj LEGALNIE! Czyli jak? Zobacz >>