Une alimentation électrique sans interruption est un système d'alimentation qui fournit une alimentation de secours à une charge lorsque la source d'alimentation ou le secteur tombe en panne, considérée comme une protection quasi instantanée contre les interruptions de l'alimentation d'entrée. Les trois catégories générales de systèmes d'alimentation sans coupure modernes sont les suivantes : On-ligne, ligne-interactive et Off-ligne.
Cet article présente une analyse objective de ces trois types communs de topologies en fonction de leurs principes de fonctionnement, de leurs fonctionnalités, de leurs avantages et inconvénients, et de leurs applications.
Onduleurs interactifs en ligne vs Onduleurs en ligne vs Onduleurs hors ligne : Principes de fonctionnement
Protection de l'alimentation électrique d'entrée des onduleurs hors ligne
Explication:
Dans un système UPS hors ligne ("de secours"), la charge est alimentée directement par la puissance d'entrée, et le circuit d'alimentation de secours ne sera invoqué qu'en cas de panne de courant.
Plus précisément, la charge est alimentée directement par la puissance brute du secteur plutôt que par la sortie de l'onduleur. Les composants du stockage d'énergie - chargeur de batterie, batterie et onduleur - sont hors ligne en ce qui concerne la charge, bien que le chargeur et la batterie restent connectés au secteur afin de garantir que la batterie soit toujours complètement chargée. Lorsque la tension du secteur est insuffisante ou dépasse les limites, l'interrupteur connecte immédiatement la sortie de l'onduleur à la charge critique.
Principe de fonctionnement d'un onduleur Off-ligne
Onduleurs de niveau intermédiaire (UPS)
Explication:
Un onduleur interactif maintient l'onduleur en ligne et redirige le courant continu de la batterie du mode de charge normal vers la fourniture de courant en cas de perte de puissance.
Dans cette conception intelligente, l'onduleur de la batterie au courant alternatif est toujours connecté à la sortie de l'onduleur. Lorsque le courant alternatif d'entrée est normal, l'onduleur de l'onduleur fonctionne en sens inverse et assure la charge de la batterie. Lorsque l'alimentation d'entrée est défaillante, le commutateur de transfert s'ouvre et l'alimentation passe de la batterie à la sortie de l'onduleur. Cette conception offre un filtrage supplémentaire et permet de réduire les transitoires de commutation puisque l'onduleur est toujours en marche et connecté à la sortie.
Principe de fonctionnement d'une ASI interactive en ligne
Onduleurs en ligne - La protection ultime de la puissance
Explication:
Un onduleur en ligne utilise une méthode de "double conversion" qui consiste à accepter une entrée en courant alternatif, à la redresser en courant continu pour la faire passer à travers la batterie rechargeable (ou les chaînes de batteries), puis à l'inverser à 120 V/230 V CA pour alimenter l'équipement protégé.
Dans un onduleur en ligne (ou à double conversion), le courant alternatif d'entrée charge la batterie de secours qui alimente l'onduleur de sortie, de sorte que la défaillance du courant alternatif d'entrée n'entraîne pas l'activation du commutateur de transfert. C'est-à-dire que si une perte de puissance se produit, le redresseur tombera simplement hors du circuit et les batteries maintiendront la puissance stable et inchangée. Pas de temps de transfert pendant la panne. Lorsque le courant est rétabli, le redresseur reprend la majeure partie de la charge et commence à charger les batteries, bien que le courant de charge puisse être limité pour éviter que le redresseur de forte puissance ne surchauffe les batteries et ne fasse bouillir l'électrolyte.
Principe de fonctionnement des onduleurs en ligne
UPS interactif en ligne vs UPS en ligne vs UPS hors ligne : Fonctions
Les trois catégories susmentionnées ont été inventées pour protéger le matériel et les équipements électriques en cas de coupure de courant inattendue. Cependant, influencées par divers principes de fonctionnement, leurs capacités inhérentes sont différentes.
Protection contre les surtensions et le bruit
Les trois systèmes d'alimentation sans coupure possèdent des fonctions de suppression des surtensions et de filtrage du bruit de ligne pour protéger les équipements contre les dommages causés par la foudre, les surtensions et le bruit de ligne électromagnétique (EMI/RFI). En particulier, le système UPS en ligne offre une protection supérieure grâce au fonctionnement à double conversion qui isole l'équipement des problèmes sur la ligne CA.
Temps de transfert vers la batterie
Lors d'une panne, une coupure de courant vers une charge de 2 à 10 millisecondes est inévitable dans les systèmes d'onduleurs hors ligne/de secours, tandis que les systèmes d'onduleurs interactifs en ligne passent généralement du courant de ligne au courant dérivé de la batterie en 2 à 4 millisecondes, ce qui est suffisamment rapide pour que tous les équipements les plus sensibles à la puissance fonctionnent sans interruption, sauf un petit pourcentage. Étonnamment, le système d'onduleur en ligne n'a pas de temps de transfert, car l'onduleur alimente déjà la charge de l'équipement connecté lorsqu'une panne se produit.
Régulation de la tension
Comme on le sait, la régulation de la tension est cruciale, en particulier pour les conditions de basse tension. Les systèmes d'onduleurs interactifs en ligne utilisent la régulation automatique de la tension (AVR) pour corriger les tensions anormales sans passer à la batterie. Lorsque la tension franchit une valeur seuil basse ou haute prédéfinie, ce type d'onduleur détecte et utilise des transformateurs pour augmenter ou diminuer la tension d'une quantité déterminée afin de la ramener dans la plage acceptable. Les systèmes UPS en ligne adoptent une méthode plus précise de régulation de la tension : un fonctionnement continu à "double conversion", isolant les équipements connectés des problèmes sur la ligne CA, y compris les coupures, les baisses de tension, les surtensions, la distorsion harmonique, les impulsions électriques et les variations de fréquence. Lorsqu'ils ne fonctionnent pas sur batterie, les systèmes d'onduleurs interactifs en ligne régulent généralement la sortie à ±8-15 % de la tension nominale (par exemple 120, 208, 230 ou 240 volts), tandis que les systèmes d'onduleurs en ligne régulent généralement la tension à ±2-3 %.
En fait, certains problèmes de puissance courants peuvent survenir dans le cadre des opérations quotidiennes.
Le tableau ci-dessous indique si le système UPS susmentionné protège contre les anomalies :
Offline |
Line-interactive |
Online |
|
---|---|---|---|
Panne de courant |
✔ |
✔ |
✔ |
Power Sag |
✔ |
✔ |
✔ |
Surcharge électrique |
✔ |
✔ |
✔ |
Sous-tension |
✔ |
✔ |
|
Surtension |
✔ |
✔ |
|
Bruit des lignes électriques |
✔ |
||
Variation de la fréquence |
✔ |
||
Switching Transient |
✔ |
||
Distorsion harmonique |
✔ |
UPS interactif en ligne vs UPS en ligne vs UPS hors ligne : Avantages et inconvénients
Lorsqu'il s'agit d'une comparaison de pommes à pommes, l'analyse de leurs avantages et inconvénients ne peut être ignorée, ce qui peut aider à prendre une décision judicieuse parmi les objets. Dans ce qui suit, les avantages et les limites de ces trois topologies du système UPS seront présentés clairement.
Onduleurs Off-line
Avantages
Haute efficacité (le chargeur n'est pas constamment en marche).
Facilité d'utilisation.
Prix abordable.
Limitations
Utilise la batterie pendant les pannes, protection limitée ou nulle contre les irrégularités de l'alimentation.
La charge est continuellement exposée aux pics, aux transitoires et à toute autre aberration survenant sur la ligne électrique, ce qui entraîne un risque de perte ou d'endommagement des équipements et des données sensibles.
Temps de transfert limité du secteur à l'onduleur en cas de panne de l'alimentation secteur.
Onduleur line-interactive
Avantages
Une grande fiabilité.
Haute efficacité.
Conditionnement de la tension raisonnable.
Consommation électrique réduite.
Nombre de composants plus faible.
Températures de fonctionnement plus basses.
Limitations
Impossible à réaliser avec plus de 5 kVA.
Ne protège pas contre toutes les formes d'irrégularités de puissance.
Ne permet pas la correction du facteur de puissance ni la régulation de la fréquence.
Nécessite une utilisation fréquente de la batterie dans les zones de distorsion de tension extrême.
Onduleur On-ligne
Avantages
Meilleure régulation de la tension.
Le temps de conversion du courant continu en courant alternatif est négligeable et ne présente aucune lacune dans la couverture.
Pas de fluctuations de la tension, ce qui indique une qualité de tension stable.
La qualité de la tension de charge est exempte de distorsion.
Rendement électrique proche de l'idéal, protection maximale contre toutes les irrégularités de puissance.
Limitations
Conceptions complexes nécessitant un grand dissipateur thermique.
Dissipation de puissance plus élevée.
Le rendement global de l'onduleur est réduit (l'onduleur est toujours en marche).
La puissance du redresseur est augmentée (Il doit alimenter l'onduleur et charger la batterie).
Plus coûteux que les autres systèmes d'onduleur.
ASI en ligne, ASI en ligne et ASI hors ligne : Applications
Compte tenu des avantages et des limites précédents et en combinant la situation actuelle avec vos attentes, il est temps de déployer les trois topologies dans des applications pratiques. Les applications de ces trois topologies avec des principes de fonctionnement différents varient des petites maisons résidentielles aux grands centres de données.
En raison de leur efficacité énergétique supérieure et de leur nature économique, les onduleurs hors ligne sont le plus souvent utilisés pour les ménages, les petits bureaux avec des budgets réduits pour la conception de l'alimentation électrique, et certains domaines qui ont des exigences relativement faibles en matière de qualité de l'alimentation électrique. C'est le meilleur rapport qualité-prix pour les ordinateurs personnels, et il convient également aux imprimantes, scanners, alimentations de secours et EPABX.
Parmi les principaux choix, l'onduleur interactif en ligne qui répond aux exigences de haute fiabilité en matière d'alimentation électrique est idéal pour les serveurs départementaux, les foyers, les petites et moyennes entreprises. Dans certaines zones à infrastructures difficiles où la tension du secteur est instable, fluctue fortement ou est fortement déformée, un onduleur interactif peut avoir besoin de charger la batterie une ou deux fois par jour, voire plus fréquemment.
Le système UPS en ligne le plus intelligent, considéré comme une solution par défaut pour fournir une alimentation de secours et une protection aux équipements et serveurs critiques des centres de données, peut également être appliqué dans des domaines tels que l'informatique, les transports, les banques, les valeurs mobilières, les communications, le médical nécessitant une alimentation électrique de longue durée. Plus précisément, pour certains entraînements de moteurs à induction et autres applications similaires de commande de moteurs, les unités de soins intensifs, les équipements médicaux, les appareils électriques sensibles.
UPS interactif en ligne vs UPS en ligne vs UPS hors ligne : Que choisir ?
Le tableau ci-dessous résume certains des principaux points abordés précédemment parmi les trois modèles.
Offline |
Line-interactive |
Online |
|
---|---|---|---|
Taille |
Compact |
Généralement grand et lourd |
Généralement petit et léger |
Gamme de puissance pratique (kVA) |
0-0.5 |
0.5-5 |
5-5000 |
Conditionnement de la tension |
Faible |
Dépendant de la conception |
Élevé |
Coût par VA |
Faible |
Moyenne |
Moyenne |
Efficacité |
élevée(généralement 95-98%) |
Élevé(généralement 90-96%) |
Faible-moyen(généralement 80-90%) |
Coût |
Faible |
Moyenne |
Élevée |
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