ระบบสำรองไฟทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ไม่ถูกขอให้ทำงานเป็นชั่วโมง ระบบจ่ายไฟต่อเนื่องขนาดเล็ก ระบบสำรองสำหรับ PLC หรือมิเตอร์ โหนดเอดจ์ของเครือข่าย หรือเครื่องมือวัดภาคสนาม โดยปกติเพียงต้องประคองผ่านความผิดปกติ: คงบัสไว้ระหว่างที่แรงดันตกหรือไฟดับชั่วคราว ประคองคอนโทรลเลอร์ให้นานพอสำหรับการปิดเครื่องอย่างเป็นระเบียบและการเขียนข้อมูล หรือเติมช่องว่างจนกว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะเข้าทำงาน ภาระการประคองไฟ (ride-through) นี้มีมาตรฐานของตนเองคือ IEC 62040-3 และมีลักษณะทางไฟฟ้าของตนเอง บทความ A ซึ่งเป็นบทแรกในสามบทเกี่ยวกับ UPS ขนาดเล็กและระบบสำรองเครื่องมือวัด จะแยกชั้นภาระและคลาสโทโพโลยีของมาตรฐาน และอธิบายว่าทำไมชุดแบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์อัตราสูงจึงเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่งในฐานะแหล่งประคองขนาดกะทัดรัดและช่วงอุณหภูมิกว้าง
แผงควบคุมความปลอดภัยหรือสัญญาณไฟรบกวนวัดความเป็นอิสระเป็นชั่วโมงของกระแสต่ำ ส่วน UPS ขนาดเล็กวัดเป็นวินาทีถึงนาทีของกระแสที่มากพอสมควร เส้นทางแบบเคลื่อนไหวแสดงรูปแบบอันเป็นลักษณะ: แหล่งจ่ายที่ผ่านการปรับแล้วจ่ายไฟให้โหลดในสภาวะปกติ ความผิดปกติ — แรงดันตก แรงดันต่ำกว่าปกติ หรือไฟดับสนิท — ถูกตรวจจับและถ่ายโอน แล้วจึงตามด้วยแถบประคองด้วยแบตเตอรี่ ซึ่งระหว่างนั้นอินเวอร์เตอร์หรือบัสกระแสตรงจะประคองเครื่องมือวัดจนกว่าแหล่งจ่ายจะกลับมา เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสตาร์ต หรือการปิดเครื่องแบบควบคุมเสร็จสิ้น ทั้งชีวิตของแบตเตอรี่คือการคอยที่พร้อมอย่างสมบูรณ์อันยาวนาน คั่นด้วยเหตุการณ์สั้น ๆ ที่กำลังไฟฟ้าค่อนข้างสูง
โปรไฟล์นี้เปลี่ยนข้อกำหนดต่อเซลล์ ความจุสำคัญน้อยกว่าความสามารถในการจ่ายกระแสปานกลางอย่างต่อเนื่องบนบัสที่เสถียร ซ้ำ ๆ หลังจากผ่านการเตรียมพร้อมมาหลายเดือนหรือหลายปี บ่อยครั้งอยู่ในตู้ควบคุมที่ร้อนหรือเย็น ความสามารถด้านอัตราพีกและต่อเนื่อง ความต้านทานภายในต่ำ และความทนในโหมดลอย จะขึ้นมาอยู่ข้างหน้าความหนาแน่นพลังงานล้วน ๆ — ซึ่งเป็นแกนที่ NiMH แข่งขันได้ดีเป็นพิเศษ
IEC 62040-3 (ซึ่งในยุโรปนำไปใช้เป็น EN 62040-3) จำแนกสมรรถนะของ UPS ด้วยคำศัพท์ที่แม่นยำ อักษรตัวแรกอธิบายการพึ่งพาเอาต์พุตต่อแหล่งจ่ายอินพุตในสภาวะปกติ VFD — Voltage and Frequency Dependent (ขึ้นกับแรงดันและความถี่) — คือโทโพโลยีออฟไลน์หรือสแตนด์บายแบบพาสซีฟ: โหลดทำงานโดยตรงจากแหล่งจ่าย และจะถูกถ่ายโอนไปอินเวอร์เตอร์เฉพาะเมื่อแหล่งจ่ายขัดข้อง ดังนั้นเอาต์พุตโดยปกติจะตามแรงดันและความถี่ของแหล่งจ่าย และจะเกิดการถ่ายโอนสั้น ๆ (โดยทั่วไปไม่กี่มิลลิวินาที) เมื่อไฟดับ VI — Voltage Independent (ไม่ขึ้นกับแรงดัน) — คือโทโพโลยีไลน์อินเทอร์แอกทีฟ ซึ่งปรับแรงดันด้วยตัวปรับแรงดันอัตโนมัติ ในขณะที่ความถี่ยังคงตามแหล่งจ่าย VFI — Voltage and Frequency Independent (ไม่ขึ้นกับแรงดันและความถี่) — คือโทโพโลยีออนไลน์แบบแปลงสองชั้น ซึ่งสร้างเอาต์พุตใหม่จากบัสกระแสตรงอย่างต่อเนื่อง จึงไม่ขึ้นกับทั้งแรงดันอินพุตและความถี่ โดยมีช่วงขาดการถ่ายโอนเป็นศูนย์
การจำแนกแบบเต็มคือรหัสสามอักขระที่เพิ่มคลาสสิ่งแวดล้อมและคลาสสมรรถนะ ในขณะที่ IEC 62040-1 ครอบคลุมด้านความปลอดภัย และ IEC 62040-5 ว่าด้วย UPS กระแสตรง — โทโพโลยีที่พบมากขึ้นเรื่อย ๆ สำหรับสำรองเครื่องมือวัดที่ใช้กระแสตรง PLC และอุปกรณ์เครือข่ายโดยตรงโดยไม่ต้องใช้อินเวอร์เตอร์กระแสสลับ การเลือกคลาสคือการเลือกว่าการประคองต้องสะอาดและไม่ขาดตอนเพียงใด ซึ่งกำหนดข้อกำหนดการถ่ายโอนและอัตราของแบตเตอรี่
เจตนาในการออกแบบสองแบบกำหนดเป้าหมายความเป็นอิสระ การประคองจนถึงปิดเครื่องขนาดแบตเตอรี่เพื่อการสิ้นสุดการทำงานของโหลดที่ป้องกันอย่างควบคุม: เขียนข้อมูลคงค้างของ PLC จอดแอคชูเอเตอร์ เขียนล็อก และปิดเครื่องอย่างสะอาด ซึ่งสำหรับเครื่องมือวัดและอุปกรณ์เอดจ์จำนวนมากเป็นเรื่องหลายสิบวินาทีถึงสิบนาที การประคองจนถึงเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดตามเวลาสตาร์ตและการคงตัวของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรอง — โดยทั่วไปหลายสิบวินาที — บวกเผื่อสำหรับการสตาร์ตครั้งแรกที่ล้มเหลวและการลองใหม่ การประคองจนถึงพลังงานหมุนเวียนหรือประคองผ่านความเสียหายในไมโครกริดอาจต้องการมากกว่า
แผนภูมิแบบเคลื่อนไหวแปลงชุด NiMH 24V คงที่เป็นนาทีของการประคองไฟสำหรับโหลดเครื่องมือวัดต่าง ๆ มันเป็นแบบจำลองเพื่ออธิบาย แต่ความสัมพันธ์ผกผันเป็นจริง: การเพิ่มโหลดที่ป้องกันเป็นสองเท่าทำให้เวลาประคองลดครึ่งหนึ่ง การระบุโหลดตามความเป็นจริง — รวมถึงกระแสพีกของคอนแทกเตอร์หรือเครื่องมือวัดที่รีสตาร์ต — คือสิ่งที่แยก UPS ที่ประคองได้จนจบจากตัวที่ทรุดกลางคันระหว่างลำดับการปิดเครื่อง
ใน UPS VFD ออฟไลน์ โหลดเห็นการขาดตอนสั้น ๆ ขณะที่รีเลย์ถ่ายโอนไปอินเวอร์เตอร์ ในแบบ VI ไลน์อินเทอร์แอกทีฟ การขาดตอนคล้ายกัน แต่ AVR จัดการแรงดันตกในช่วงของมันไปแล้ว ส่วนหน่วย VFI ออนไลน์ไม่มีการขาดตอนเลย เพราะอินเวอร์เตอร์จ่ายไฟให้โหลดตลอด ไม่ว่าโทโพโลยีจะเป็นอย่างไร แบตเตอรี่ต้องรับโหลดได้ทันทีและคงบัสไว้ภายในพิกัดความเผื่อของอุปกรณ์ที่ป้องกัน สายเซลล์ที่มีความต้านทานภายในสูงจะยุบลงภายใต้โหลดแบบขั้นบันได และอาจทำให้คอนโทรลเลอร์ที่มันควรป้องกันรีสตาร์ตเสียเอง — รูปแบบความเสียหายที่หลอกตาว่าดูเหมือนความล้มเหลวของซอฟต์แวร์
เซลล์ NiMH ที่จับคู่แล้วและความต้านทานต่ำนำเสนอแหล่งกระแสตรงที่แข็งเกร็ง โดยมีแผ่นราบ 1.2V ต่อเซลล์ ดังนั้นบัสจึงเปลี่ยนจากเครื่องชาร์จไปแบตเตอรี่อย่างสะอาด และสเตจอินเวอร์เตอร์หรือ DC-DC จึงเห็นอินพุตที่เสถียรตลอดการประคอง ตัวเก็บประจุคงไฟขนาดเล็กจะครอบคลุมการถ่ายโอนย่อยกว่าหนึ่งวัฏจักรในแบบ VFD แล้วสาย NiMH จึงรับภาระการประคองที่ยาวกว่าต่อไป
UPS ขนาดเล็กและระบบสำรองเครื่องมือวัดอยู่ที่เดียวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มันป้องกัน: ตู้ควบคุมที่ปิดสนิท ตู้คีออสก์กลางแจ้ง เปลือกหุ้มในโรงงาน และอุปกรณ์ริมถนนหรือบนหลังคา ซึ่งอุณหภูมิแวดล้อมอาจแกว่งตัวไปไกลเกินช่วงสบาย ๆ ของสำนักงาน แหล่งสำรองที่มีพิกัดความจุเฉพาะที่ 20 องศา C จะจ่ายไฟได้น้อยลงในคืนหน้าหนาว หรือเสื่อมอายุก่อนวัยในตู้ช่วงฤดูร้อน NiMH แบบน้ำทนช่วงการทำงานที่กว้าง และในเกรดอุตสาหกรรมช่วงอุณหภูมิกว้างจะคงการจ่ายไฟที่ใช้ประโยชน์ได้ในความหนาวเย็นที่ทำให้แบตเตอรี่ตะกั่วกรดอ่อนกำลังลงอย่างมาก ส่วนวินัยของมันคือการชาร์จที่รับรู้อุณหภูมิ เนื่องจากการชาร์จต่อเนื่องเหนือประมาณ 45 องศา C จะกระตุ้นการเกิดก๊าซและการแห้ง
ไฟดับยังเกิดซ้ำอีกด้วย สถานที่ที่แหล่งจ่ายไม่เสถียรอาจทำให้ UPS วนรอบหลายสิบครั้งต่อปี — แต่ละเหตุการณ์คือการคายประจุตามด้วยการชาร์จ — และแบตเตอรี่ต้องคงความสามารถในการประคองผ่านรอบเหล่านี้หลายร้อยรอบ ความทนอ้างอิงอย่างน้อย 500 รอบของ IEC 61951-2 ช่วยวางกรอบความคาดหวัง ชุดแบตเตอรี่ที่เลือกโดยเผื่อช่วงอายุปลายทางจะยังประคองได้ตามพิกัดในภายหลัง
ลองเปรียบเทียบเคมีที่เป็นตัวเลือกกับภาระการประคองไฟ แล้วจะเห็นตำแหน่งที่ชัดเจน แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแบบปิดผนึกมีราคาถูกและคุ้นเคย แต่หนัก อ่อนในความหนาว เกิดซัลเฟตจากรอบตื้นซ้ำ ๆ และการลอยนาน และต้องใช้ปริมาตรเพื่อจ่ายอัตราสูง ลิเธียมมีความหนาแน่นพลังงานสูง แต่เพิ่มวงจรอิเล็กทรอนิกส์ป้องกันและปรับดุลยภาพ และน้ำหนักการขนส่งให้กับภาระช่วงสั้น อัตราสูง ช่วงอุณหภูมิกว้าง ซึ่งแทบไม่ได้ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบด้านพลังงานของมัน ซูเปอร์คาปาซิเตอร์ให้อายุรอบเกือบอนันต์และอัตราทันที แต่ให้พลังงานเพียงไม่กี่วินาทีและการคายประจุเองที่ชัน นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์อยู่ตรงกลางที่เป็นประโยชน์: การจ่ายไฟอัตราสูงและอิมพีแดนซ์ต่ำ แผ่นราบ สมรรถนะในความหนาวที่ดี ความปลอดภัยแบบน้ำในตัว ไม่มีแคดเมียม และการจัดประเภทการขนส่งทางอากาศที่ง่ายที่สุด
บทความ B เปลี่ยนสิ่งนี้ให้เป็นวิธีการขนาดและเลือกเคมี ส่วนบทความ C จะเดินตามเส้นทางหลักฐานของ IEC 62040 และในระดับเซลล์
Weijiang Power ผลิตเซลล์ NiMH อัตราสูงและชุดเชื่อมสำหรับ UPS ขนาดเล็ก UPS กระแสตรง และการประคองเครื่องมือวัด/PLC: สาย AA, sub-C และ C สำหรับการประคองตั้งแต่วินาทีถึงนาที เซลล์จับคู่อิมพีแดนซ์ต่ำเพื่อการถ่ายโอนที่สะอาดและบัสกระแสตรงที่เสถียร เกรดช่วงอุณหภูมิกว้างสำหรับตู้ปิดสนิท และเอกสาร IEC 61951-2, IEC 62133-1 และ UN 38.3 โปรดส่งโหลดที่ต้องการป้องกัน เวลาประคองเป้าหมาย โทโพโลยี (VFD/VI/VFI หรือ UPS กระแสตรง) และสภาพแวดล้อมของตู้ แล้วเราจะขนาดชุดประคองที่แข็งเกร็งและทำซ้ำได้
