È facile sovradimensionare una fonte di continuità, in costo e ingombro, e altrettanto facile sottodimensionarla, con un arresto non riuscito. Il documento B offre la via di mezzo disciplinata: convertire il carico protetto e il tempo di ponte richiesto in un bilancio energetico, declassarlo per il rendimento dell'inverter, la profondità di scarica, la temperatura e la perdita di capacità a fine vita, scegliere chimica e topologia sugli assi che governano davvero un breve ponte ad alta corrente, e progettare pacco e caricatore in modo che la stessa commutazione pulita sia garantita alla centesima interruzione come alla prima.
Il bilancio energetico di ponte parte dai watt, non dagli ampere-ora. Elencare ogni carico protetto e la sua potenza reale – il PLC o controllore, i moduli di I/O e comunicazione, le bobine dei contattori, i sensori, l'interfaccia operatore o le apparecchiature di rete – e includere la corrente di spunto momentanea di qualsiasi dispositivo che debba avviarsi durante il ponte. Moltiplicare la potenza sommata per il tempo di ponte richiesto in ore per ottenere i wattora, dividere per la tensione del bus in corrente continua per gli ampere-ora, e applicare quindi il rendimento del percorso: uno stadio inverter può avere un rendimento intorno a 0,85, mentre un percorso diretto di UPS in corrente continua è leggermente migliore.
Il grafico a cascata animato elabora un rappresentativo UPS per strumenti a 24 V che supporta 60 W per dieci minuti: 60 W per un sesto d'ora sono 10 Wh, ovvero circa 0,42 Ah a 24 V; dopo la divisione per il rendimento dell'inverter di 0,85, la limitazione della profondità di scarica, la riserva di un margine di fine vita e l'aggiunta di un'imprevisto, il requisito nominale sale a circa 0,8 Ah. Il moltiplicatore tra energia grezza e capacità installata segue la stessa disciplina di ogni funzione di standby ed è omesso con la stessa frequenza.
Tre declassamenti si compongono in un UPS e non vanno confusi. Corrente: la capacità nominale di una cella è misurata a una corrente di riferimento moderata, mentre un ponte può scaricare a C/2 o più velocemente, dove la capacità utilizzabile è minore e il ginocchio di tensione arriva prima. Temperatura: il freddo aumenta l'impedenza interna e riduce la capacità disponibile, il calore accelera il degrado; una progettazione per armadio usa la peggiore ambiente stagionale. Età: la capacità diminuisce con i cicli e la vita calendario, quindi il ponte deve ancora completarsi alla fine vita dichiarata. Includere tutti e tre nel grafico del documento B – invece di applicare un unico ottimistico «fattore di sicurezza» – è ciò che rende il tempo di ponte nominale una garanzia e non un risultato del primo giorno.
Poiché il ponte è breve, i progettisti aggiungono spesso un imprevisto definito per un riavvio del generatore o un secondo tentativo di arresto controllato; è economico in un pacco piccolo ed evita la peggiore modalità di guasto, nella quale l'UPS si spegne proprio mentre scrive i suoi dati protetti.
La scheda di valutazione animata aggiunge il supercondensatore alle tre chimiche abituali e valuta tutte sul trasferimento inferiore a un ciclo, l'impulso ad alta corrente, la vita in armadio caldo, i cicli dopo interruzioni ripetute e il rapporto qualità-prezzo. Il piombo-acido è economico ma limitato da corrente e temperatura e si degrada nei cicli poco profondi. Il litio è forte in corrente e peso ma richiede elettronica di protezione e comporta oneri di trasporto. I supercondensatori non hanno rivali nella vita in cicli e nel trasferimento istantaneo, ma trattengono solo pochi secondi di energia e si scaricano nel giro di giorni.
Il NiMH occupa il centro pratico per ponti dell'ordine di minuti: sufficientemente ad alta corrente e a bassa impedenza per una commutazione pulita e una linea di tensione stabile, tollerante ai cicli poco profondi ripetuti, molto meglio del piombo-acido nel freddo, intrinsecamente sicuro nella sua chimica acquosa e privo dei vincoli di trasporto del litio. Il chiaro messaggio ingegneristico è adattare l'accumulo alla lunghezza del ponte – supercondensatori per il mantenimento sotto il secondo, NiMH per continuità da secondi a decine di minuti, chimiche più grandi per autonomia dell'ordine di ore.
Le classi VFD, VI e VFI della norma IEC 62040-3 pongono requisiti diversi all'accumulo. Un'unità a standby passivo VFD necessita di una batteria che accetti un carico a gradino improvviso dopo un trasferimento di pochi millisecondi; un'unità line-interactive VI aggiunge un regolatore automatico di tensione che gestisce i buchi di tensione senza toccare la batteria, riservandola alle vere interruzioni; un'unità a doppia conversione VFI mantiene la batteria in carica sul bus in corrente continua in modo continuo, dove la disciplina di carica di mantenimento è fondamentale. Per gli strumenti nativi in corrente continua, un UPS in corrente continua secondo IEC 62040-5 supporta la linea a 24 V direttamente, evitando le perdite dell'inverter e adattandosi particolarmente bene alle catene NiMH ad alta corrente.
Scegliere prima la topologia chiarisce se il pacco vede carichi a gradino occasionali (VFD/VI) o una carica permanente (VFI/bus in corrente continua), il che a sua volta definisce il regime di carica di mantenimento e l'ambiente termico atteso – gli input necessari al dimensionamento del pacco.
Per una fonte di ponte, il formato della cella deve privilegiare la potenza: i progetti di elettrodi sub-C e altri ad alta corrente forniscono corrente continua con un calo minore rispetto alle celle AA ottimizzate per l'energia con la stessa capacità nominale. Il numero di celle in serie fissa la tensione del bus – venti celle per una linea nominale a 24 V, dieci per 12 V – e la selezione di lotti abbinati mantiene uniforme il ginocchio, così nessuna cella debole si inverte durante la scarica ad alta corrente. Linguette in nichel saldate, un supporto rigido e un PTC o fusibile termico integrato si adattano all'ambiente di vibrazione e corrente di guasto di un armadio industriale, mentre un termistore permette al caricatore di adattarsi alla temperatura dell'armadio.
Il pacco deve inoltre essere un'unità definita e sostituibile, etichettata con l'intervallo di carico protetto e il tempo di ponte che supporta, così un ingegnere della manutenzione può verificare il backup come parte del test periodico dello strumento anziché scoprirne le condizioni durante una vera interruzione.
Una batteria di continuità viene caricata dopo ogni evento e mantenuta pronta tra uno e l'altro, quindi il suo caricatore determina la sua vita reale. Una carica controllata a corrente costante che riporta il pacco al pieno dopo un'interruzione, seguita da un regime di mantenimento leggero a C/20 o meno – o una carica di mantenimento compensata in temperatura in un progetto VFI/bus in corrente continua – evita la sovraccarica continua che secca una cella acquosa; la riduzione tramite termistore protegge un armadio estivo sigillato. Il tempo di ricarica deve soddisfare l'esigenza dell'applicazione di essere pronta per la prossima interruzione, che nelle reti soggette a blackout può voler dire recuperare gran parte della capacità di ponte entro pochi ore.
Abbinare questa disciplina di carica a un pacco NiMH ad alta corrente e abbinato e al declassamento del documento B produce un piccolo UPS la cui commutazione è pulita, il cui ponte si completa ogni volta, e la cui traccia di evidenze – raccolta nel documento C – è semplice da documentare.
Weijiang Power realizza pacchi di ponte NiMH ad alta corrente per costruttori di piccoli UPS e UPS in corrente continua: catene sub-C e C dimensionate sul vostro carico protetto e tempo di ponte con declassamento completo per corrente, temperatura e fine vita, celle abbinate a bassa impedenza per una commutazione pulita VFD/VI/VFI, carica predisposta per termistore per armadi sigillati, e documentazione IEC 61951-2, IEC 62133-1 e UN 38.3. Inviate l'elenco dei carichi, l'intento di ponte (arresto o generatore) e la tensione del bus per un calcolo dimensionato.
