Siłownie DC

Zabezpieczenie ciągłości zasilania przy wykorzystaniu napięcia stałego jest tradycyjnym sposobem na nieprzerwaną pracę urządzeń podczas zaników napięcia w sieci elektroenergetycznej.

Zabezpieczenie ciągłości zasilania przy wykorzystaniu napięcia stałego jest tradycyjnym sposobem na nieprzerwaną pracę urządzeń podczas zaników napięcia w sieci elektroenergetycznej.

Wprowadzenie takiego napięcia w zasilaniu awaryjnym było spowodowane głównie trudnościami (występującymi do początków lat 80.) w budowie dużej mocy przekształtników napięcia stałego na napięcie przemienne (popularnie zwanych falownikami). Było więc ono znacznie wcześniej wykorzystywane do zabezpieczania zasilania newralgicznych systemów w telekomunikacji i informatyce niż obecnie stosowane UPS.

Zasilanie systemów telekomunikacyjnych wymaga zapewnienia poszczególnym urządzeniom odpowiedniego napięcia oraz określonego czasu autonomii, co realizuje się dzięki zastosowaniu specjalnych urządzeń, tzw. siłowni DC (DC - prąd stały). Składają się one z zasilacza prądu stałego (prostownika) oraz zestawu baterii.

Siłownie telekomunikacyjne buduje się obecnie najczęściej na napięcie znamionowe 48 V, rzadziej 60 V, wcześniej stosowano również napięcia 24 i 12 V. W energetyce natomiast często wykorzystuje się (do zabezpieczania systemów automatyki) zasilacze na napięcie stałe o wartości 110 i 220 V.

Siłownie DC są głównie używane do zasilania central oraz dużych serwerów dostępowych i billingowych, zapewniając ich bezprzerwowe działanie, niezbędne w przypadku usług telefonicznych i transmisji danych.

Podstawowym elementem systemu zasilania napięciem stałym jest prostownik (zasilacz) współpracujący z dołączoną do niego baterią akumulatorów działającą w tzw. układzie buforowym. W przypadku zaniku napięcia zasilającego prostownik urządzenia odbiorcze są zasilane podobnie jak w zasilaczu UPS, poprzez baterię akumulatorów, z tą różnicą, że energia z niej pochodząca nie jest już przetwarzana, lecz czerpana zwykle bezpośrednio.

Schemat siłowni prądu stałego

Schemat siłowni prądu stałego

Gdy urządzenia systemu teleinformatycznego są zasilane napięciem przemiennym poprzez centralny UPS, to również za jego pośrednictwem zasila się prostowniki, które stanowią źródło zasilania odbiorów stałoprądowych. Ze względu na to, że UPS jest wyposażony w baterię akumulatorów i zapewnia określony czas autonomii, nie ma konieczności ich instalowania w siłowni.

W niektórych przypadkach w związku z występowaniem urządzeń odbiorczych o różnych napięciach znamionowych oraz zapewnieniem większej stabilności wartości napięcia wyjściowego podczas pracy z baterii, a także odseparowaniem obwodu baterii od odbiorników stosuje się przetwornice napięcia stałego DC/DC.

Budowa siłowni

Rozwój urządzeń telekomunikacyjnych stawia coraz większe wymagania urządzeniom, które są dla nich źródłem zasilania. Współczesna siłownia napięcia stałego składa się z trzech podstawowych części:

  • modułów zasilaczy DC - łączonych równolegle

  • baterii akumulatorów

  • modułu rozdziału energii.
Systemy zasilania stałoprądowego mogą być zabudowywane w szafce naściennej (urządzenia niewielkiej mocy do kilku kilowatów); w szafie, gdzie istnieje możliwość zabudowania baterii; lub z bateriami zamontowanymi na zewnętrznych stojakach (systemy dużej mocy).

Schemat modułu zasilacza DC

Schemat modułu zasilacza DC

W przypadku montażu zasilacza i baterii we wspólnej szafie w jej górnej części montuje się moduły zasilaczy DC i zabezpieczenia, a w dolnej - baterię. Taki sposób montażu jest podyktowany dużą masą baterii oraz wydzielaniem się ciepła z prostowników. Moduły zasilaczy są montowane w sposób umożliwiający ich szybką wymianę w razie awarii. Większość oferowanych siłowni umożliwia skalowalność mocy oraz redundancje dzięki wykorzystaniu pracujących równolegle modułów prostowniczych. Praca równoległa tych modułów jest zdecydowanie prostsza w realizacji i była stosowana znacznie wcześniej niż modułów falownikowych (prądu przemiennego). Większość oferowanych obecnie siłowni ma dodatkowe funkcje, takie jak zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem baterii, kontrola ciągłości obwodu baterii, termiczna korekcja napięcia ładowania oraz moduł monitoringu.

Zasilacz DC

Prostowniki zmieniające energię prądu przemiennego na prąd stały były jednymi z pierwszych urządzeń energoelektronicznych wykorzystywanych w technice. Postęp w dziedzinie energoelektroniki na przełomie ostatnich dwudziestu lat wpłynął na duże zmiany w konstrukcji i zasadzie działania tych urządzeń. Współczesne zasilacze DC są wykonywane w technice tranzystorowej z pierwotnym taktowaniem. Prostują one bezpośrednio napięcie z sieci prądu przemiennego, które po wygładzeniu jest zamieniane na napięcie przemienne o wysokiej częstotliwości i podawane na specjalny transformator, a następnie ponownie prostowane i wygładzane. Pozwoliło to na znaczące zredukowanie masy, ich wymiarów, poprawę parametrów wejściowych i wyjściowych w stosunku do chociażby urządzeń wykonanych z użyciem tyrystorów.


TOP 200