Gruppi di continuità

Una guida alla ventilazione dei locali per evitare il pericolo di esplosione dovuto alla ricarica delle batterie

La sempre maggiore necessità di un'elevata qualità dell'alimentazione elettrica unita all'esigenza di continuità di esercizio ha consentito un ampio sviluppo dei gruppi statici di continuità (altrimenti conosciuti come UPS) e delle loro tecnologie.
Ampia è la letteratura a proposito di questi componenti. Nel seguito mi limiterò ad indicare il loro principio di funzionamento ed a trattare alcuni aspetti che ritengo attualmente poco noti o trascurati. Sul sito è comunque possibile scaricare le guide ANIE che illustrano dettagliatamente i criteri di dimensionamento e installazione dei gruppi statici di continuità.

UPS
Fig.1 - Gruppo di continuità UPS

Scarica le guide:

Principio di funzionamento

Gli UPS sono composti dai seguenti componenti principali:

  • Un convertitore c.a./c.c., costituito da un raddrizzatore a ponte di Graetz che, in relazione alla potenza del gruppo, può essere con reazione esafase o dodecafase. Il convertitore c.a./c.c. riceve l'alimentazione dalla rete in corrente alternata monofase o trifase e la converte in corrente continua per alimentare l'invertitore (c.c./c.a.) e mantenere in carica la batteria di accumulatori. La tensione in uscita dal raddrizzatore ha oscillazioni contenute normalmente nell'1% con una variazione di carico da 0 al 100% e una oscillazione dei parametri di ingresso del 15% per la tensione e del 5% per la frequenza.
  • Un filtro in uscita L-C con il compito di ridurre il ripple di tensione a un valore inferiore al 2% RMS in carica di mantenimento.
  • Una batteria di accumulatori normalmente fornita insieme all'UPS installata nello stesso armadio o in armadio dedicato. Con questa soluzione, il fornitore garantisce l'autonomia fornita dall'UPS specificando la potenza apparente del carico e il fattore di potenza. La batteria provvede ad alimentare il convertitore c.c./c.a. in mancanza della normale rete di alimentazione. Le batterie sono generalmente batterie regolate a valvola (VRLA) normalmente conosciute come batterie ermetiche, con elettrolito immobilizzato, bassissime perdite di gas a norma CEI EN 6096-1 e 2. queste batterie sono installabili anche in locali pubblici e uffici senza precauzioni particolari. Le batterie stazionarie a vaso aperto sono tuttora impiegate nelle installazioni che richiedono livelli di potenza e rendimento elevati. Esse devono però essere installate in un locale idoneo, rispettando le prescrizioni delle norme relative circa l'immissione d'aria e sono soggette a regolare manutenzione per il rabbocco dell'elettrolito. In ambienti particolarmente critici con temperature da -3 a 60ºC e in presenza di particolari sollecitazioni meccaniche ed elettriche si possono impiegare batterie al nichel-cadmio la cui vita media è di circa 15-20 anni, il costo è però circa 5 volte superiore rispetto alle batterie VRLA equivalenti.
  • Un convertitore c.c./c.a. o inverter controllato da un microprocessore che genera una tensione alternata con forma d'onda sinusoidale perfettamente filtrata in tensione e frequenza per l'alimentazione dei carichi privilegiati.
  • Nelle versioni moderne di UPS, tutti i principali blocchi (raddrizzatore, carica batterie e inverter) sono equipaggiati con IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Per quanto concerne il raddrizzatore, l'impiego di IGBT ha permesso di ottenere notevoli prestazioni sia relativamente al contenuto armonico in corrente che al fattore di potenza in ingresso. Esiste inoltre piena compatibilità con l'impiego di un gruppo elettrogeno e non risultano necessari sovradimensionamenti dell'alternatore per ottenere una distorsione armonica totale di tensione (THDV) minore dell'8%.
  • Il gruppo di continuità è normalmente completato da un by-pass automatico, normalmente un commutatore statico che in caso di sovraccarichi o guasti all'UPS trasferisce il carico sulla rete di riserva, e un bypass manuale che consente l'isolamento completo del gruppo per le operazioni di manutenzione.

In parole povere quando i parametri di alimentazione elettrica fuoriescono da un certo range, il gruppo statico di continuità interviene alimentando con le batterie il carico. La continuità di esercizio è garantita il quanto il passaggio da rete a batterie è detta a "tempo zero" cioè istantanea grazie ad interruttori statici. Le batterie garantiscono inoltre un'alimentazione ausiliaria al carico in caso di mancanza rete. Ovviamente l'autonomia nel funzionamento a batteria è limitata.

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