Zasilacze buforowe

Zasilacze buforowe zyskują w ostatnich latach na znaczeniu, gdyż mamy coraz więcej urządzeń elektronicznych małej mocy, dla których wymagane jest zasilanie gwarantowane. Urządzenia automatyki budynkowej, układy komunikacyjne i telemetryczne, rozproszone systemy pomiarowe, elementy systemów alarmowych, monitoringu i kontroli dostępu, oświetlenie, komponenty infrastruktury telekomunikacyjnej to przykłady aplikacji, które wymagają obecnie zasilania bezprzerwowego ze specjalnego zasilacza wspomaganego akumulatorem.

Cechą wspólną tych aplikacji jest to, że są zasilane niskim napięciem stałym, mają niewielki pobór mocy oraz to, że zwykle są zainstalowane w miejscach, gdzie nie ma problemu z dostępnością miejsca. W takich przypadkach zasilacz buforowy sprawdza się doskonale i jest w stanie zapewnić podtrzymanie zasilania przez długi czas.

Popularności zasilaczy buforowych sprzyja też to, że od strony technicznej są to urządzenia stosunkowo proste. Wiele takich urządzeń składa się z najprostszego zasilacza sieciowego, do którego dodany został akumulator na wejściu, a także układ ładowania. Przy obecności zasilania sieciowego jest on ładowany i utrzymywany w stanie gotowości, po zaniku energia zgromadzona w ogniwach kierowana jest na wyjście.

Ocena biznesowa 2016 roku pod kątem produktów do zasilania gwarantowanego

Specjaliści pytani w ankietach o to, jak oceniają 2016 rok, nie udzielali jednoznacznych odpowiedzi, niemniej jak widać na powyższym wykresie, statystycznie najwięcej wskazań padło, że był to okres zadowalający lub dobry dla biznesu. Biorąc pod uwagę obserwowane w tamtym okresie wyhamowanie w inwestycjach i nie najlepsze nastroje wśród przedsiębiorców, można powiedzieć, że prezentowane wyniki i tak są niezłe. Przyczyna leży w tym, że produkty składające się na systemy zasilania gwarantowanego mają bardzo szeroki obszar aplikacyjny, dzięki czemu zła koniunktura w jednym sektorze wyrównywana jest lepszą w innym i odwrotnie. Dlatego sprzedaż jest dość słabo powiązana z tym, co dzieje się w gospodarce, a słabe lub bardzo dobre wyniki mają tylko te firmy, które mają wąską ofertę produktową i wstrzelą się z nią w zapotrzebowanie rynku.

Bardziej złożone jednostki opierają się na przetwornicy impulsowej o dużej sprawności, mają dodane obwody sygnalizacyjno-kontrolne i zabezpieczające. Czasem dostępny jest też interfejs komunikacyjny (np. USB) dający możliwość zarządzania taką jednostką. Dzięki niemu urządzenie zasilane może np. w kontrolowany sposób się wyłączyć na chwilę przed wyczerpaniem energii akumulatora.

Na rynku jest wiele dostępnych typów takich urządzeń także pod kątem wykonania mechanicznego. Obudowy zasilaczy buforowych przeznaczone są do montażu na szynie, w skrzynce instalacyjnej. Są też wersje całkowicie jej pozbawione. Zasilacze tego typu mają nierzadko wydzielone specjalne zatoki pozwalające na montaż 1-2 akumulatorów, przez co całość tworzy gotową jednostkę zasilającą skalowalną i z możliwością serwisowania podczas pracy. Liczba wariantów funkcjonujących na rynku jest spora, dzięki czemu bez problemu daje się dobrać najbardziej pasujące rozwiązanie do każdych zastosowań.

Typowy zasilacz buforowy ma jedno napięcie wyjściowe o wartości powiązanej z napięciem znamionowym akumulatora, a więc z reguły 12/24 V. Na dodatek nierzadko jest to napięcie niestabilizowane, bowiem akumulator dołącza się wprost do zacisków wyjściowych.

Zasilacze buforowe z superkondensatorami

Jak wspomniano, moc pobierana przez wiele układów elektronicznych z każdą kolejną generacją urządzeń jest coraz mniejsza. Nierzadko też wymagany czas podtrzymania zasilania nie musi być długi. W takich sytuacjach akumulatory w zasilaczu buforowym zastępuje się dzisiaj superkondensatorami. Konstrukcyjnie niewiele się zmienia, bo 10-12 superkondensatorów o pojemności mniej więcej 400 F zajmuje mniej więcej tyle miejsca co akumulator 12 V o pojemności 5 Ah.

Struktura obrotów osiąganych przez dostawców

Jeśli chodzi o obroty osiągane przez dostawców systemów zasilania gwarantowanego, to blisko jedna trzecia firm ma sprzedaż nieprzekraczającą 500 tys. zł rocznie. Generalnie zasilacze bezprzerwowe są urządzeniami stosunkowo drogimi, kosztowne są zwłaszcza jednostki o dużej mocy, przez co należy domyślać się, że niewielka sprzedaż dotyczy handlu uzupełniającego akumulatorami i prostymi zasilaczami buforowymi. One są sprzedawane przez dystrybutorów podzespołów elektronicznych i komponentów automatyki, dostawców systemów alarmowych i ochrony mienia. 8% firm, które zadeklarowało obroty roczne powyżej 25 mln zł (czyli co 12. firma z zestawienia), to specjalizowani dostawcy takich systemów, mający w ofercie jednostki dużej mocy. W praktyce takich firm jest nieco więcej, gdyż nie wszyscy ankietowani udzielili odpowiedzi na to pytanie.

Czas podtrzymania jest zwykle znacznie mniejszy, ale tę niedogodność rekompensuje szeroki zakres temperatur pracy, niewielki ciężar, brak konieczności okresowej wymiany akumulatorów (pełna bezobsługowość). Oczywiście cena takich rozwiązań jest wyższa, zwłaszcza gdy czas podtrzymania ma być długi, ale w aspekcie długoterminowym inwestycja w takie rozwiązanie ma sens, tym bardziej że akumulator zdolny do pracy w szerokim zakresie temperatur też wcale nie jest tani. Reasumując, zasilacze z superkondensatorami to propozycja głównie do zastosowań w przemyśle i aplikacji instalowanych na zewnątrz budynków.

UPS-y o stałym napięciu wyjściowym

Bardzo duża część urządzeń elektronicznych opiera się na dołączonym do sieci zasilaczu impulsowym, który stanowi źródło zasilania dla poszczególnych bloków i systemów. Klasyczne transformatory sieciowe w nowym sprzęcie elektronicznym to już rzadkość, bo są to elementy kosztowne, duże, ciężkie i niestety niepozwalające w wielu przypadkach osiągnąć wysokiej sprawności konwersji energii elektrycznej.

Typowy zasilacz impulsowy przetwarza wyprostowane i odfiltrowane napięcie sieci, a więc o wartości ok. 310 V dla sieci jednofazowej. Oznacza to, że w wielu przypadkach nie ma sensu przetwarzać napięcia stałego akumulatora na przemienne napięcie sieci 50 Hz po to, aby zaraz je wyprostować i odfiltrować. Ponieważ wiele sprzętu tego typu można po prostu zasilić napięciem stałym, oznacza to, że zasilacze buforowe o wysokim napięciu stałym mogą być interesującą alternatywą dla klasycznych UPS-ów.

Co się liczy w ofercie handlowej - ranking kryteriów

Zestawienie najważniejszych kryteriów selekcji ofert branych pod uwagę przez klientów rozważających kupno systemów zasilania gwarantowanego z pewnością nie jest zaskakujące, bo na czołowych miejscach znalazły się cena, parametry techniczne i jakość wykonania, a więc standardowy zestaw i na dodatek ułożony w typowej kolejności. Niemniej warto zauważyć, że dość wysoko wypadło znaczenie marki producenta, które na tym rynku jest utożsamiane z jakością. To samo można powiedzieć o terminie dostawy, który zdaniem co drugiego pytanego jest istotny. To zapewne dlatego, że duża część omawianych systemów jest tworzona jako projekt, a więc wchodzi w skład większej instalacji tworzonej dla konkretnego odbiorcy lub miejsca. Do takich celów jednostki kupuje się po wygraniu przetargu lub otrzymaniu zamówienia, gdy czas zaczyna szybko biegnąć i termin oddania staje się bardzo ważny. W efekcie na dostawę klienci nie mogą długo czekać.

UPS-DC to obiegowa nazwa zasilacza buforowego dostarczającego stabilizowanego napięcia wyjściowego o mocy dochodzącej do ok. 500 W. Jednostki te mają znacznie rozbudowaną część odpowiadającą za współpracę z akumulatorem. Ich ładowarka pozwala na ładowanie szybkie ogniw i nierzadko obsługuje różne typy akumulatorów. Dodatkowo testowany jest stan baterii, także w zakresie dostępnej pojemności, gdyż wraz z kolejnymi cyklami ładowania i rozładowywania i latami pracy stale się zmienia.

W zasilaczach UPS-DC napięcie wyjściowe jest stabilizowane za pomocą wysoko sprawnej przetwornicy, co rozszerza obszar ich zastosowań. Mają one z reguły znacznie większą moc od opisanych wcześniej jednostek buforowych i pozwalają na współpracę z akumulatorami o znacznej pojemności. Pozwala to dobierać czas podtrzymania zasilania poprzez wybór odpowiedniego akumulatora.