188405. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés eltérőjellegő több villamos fogyasztó szünetmentes táplálására
1 188 405 2 A találmány tárgya eljárás és kapcsolási elrendezés, amely lehetővé teszi fogyasztók szünetmentes áramellátásának a technika állásához képest kedvezőbb feltételek közötti biztosítását olyan esetekben, amikor a szünetmentes áramellátás követelménye egyes táplálandó fogyasztók tekintetében eltérő fontosságú (prioritás-fokozatú) és különösen olyan esetben, amikor a prioritást, illetve több prioritás-fokozat esetén a legmagasabb prioritást élvező (továbbiakban: elsőrendű) fogyasztók eredő teljesítményigénye (továbbiakban: elsőrendű teljesítményigény) eléri vagy meghaladja a további fogyasztók eredő teljesítményigényét (továbbiakban: további teljesítményigény). Villamos fogyasztók szünetmentes áramellátására olyan esetben van szükség, amikor a gép üzemének még rövididejű kiesése is súlyos károkat okozhat. Ez a helyzet pl. a gyógyászatban alkalmazott számos gépi berendezéseknél, meghatározott esetekben a világító eszközöknél, továbbá olyan gépipari, illetve erősáramú berendezéseknél, amelyek leállása egyéb fontos folyamatokat szakít meg vagy önmagában is balesetet, gépi berendezések megrongálását okozhatja, és ez a helyzet a híradástechnika, a telekommunikáció számos területén is, ahol az információátvitel, illetve az információ észlelésének, fogadásának kiesése a társadalmi tevékenység valamely területén és különösen az iparban is súlyos károkat okozhat. A szünetmentes áramellátás szokásos módja, hogy zavartalan üzemi körülmények között a berendezéseket villamos hálózatról tápláljuk, ugyanakkor készenlétben tartunk hálózatfüggetlen áramforrást (aggregátort) is, amely lehet pl. belsőégésű motorról meghajtott generátor, s ha a hálózat kiesik, a szünetmentesen táplálandó fogyasztókat átkapcsoljuk az aggregátorra. A szünetmentesen táplálandó fogyasztók rendeltetése és kialakítása igen változatos, és megfelelően sokrétű az ismert, szünetmentes áramellátást biztosító megoldások köre is, az alkalmazási helyen fennálló eltérő követelményektől függően. Ahol a biztonságos üzem bizonyos időkiesés utáni átkap csolással is fenntartható, az aggregátort üzemen kívül tartják készenlétben. Ahol minimumra kell csökkenteni a kiesés időtartamát, az aggregátort úti. melegtartalék üzemmódban tartják készenlétben (üresjáratban üzemeltetjük azt), így mindösze az átkapcsolás időtartamára szorítkozik a kiesés Ha fokozott biztonsággal kell szavatolni a maximális szünetmentességet, további redundancia is alkalmazható: egynél több aggregátor tartható készenlétben, közülük legalább egy, esetleg több is melegtartalék üzemmódban, s még arra is van mód, hogy egymástól független több hálózati tápáramkört állítsunk be, mindenkor az üzemképes egjik hálózatra kapcsolva a fogyasztókat és felügyelve a tartalék hálózati tápáramkor üzemképességét is; így a rendszert éppen tápláló hálózati tápáramkör üzemzavara esetén a tartalék hálózatra kapcsolhatjuk a fogyasztókat, aminek időigénye jóval kisebb, mint a melegtartalék üzemű aggregátorra való átkapcsolásé, míg aggregátorra csak akkor kapcsoljuk át a fogyasztókat, ha egyik hálózati tápáramkor sem kifogástalanul üzemképes. Látható, hogy a biztonság (ha ez elengedhetetlen) többszörösére fokozható, de a beruházási és üzemfenntartási költségek sokszorosának az árán. Gyakran a biztonság fokozásának elsőbbsége van a gazdaságosság követelményével szóm ben, ám ilyenkor is a lehető legnagyobb mértékben kellene érvényt szerezni a gazdaságosság követelményének is. Ezért fennáll az igény olyan újabb megoldások iránt, amelyeknél a megkívánt biztonsági színvonal feladása nélkül csökkenthető a ráfordítás. Ha a melegtartalék üzemmódot kedvezőbb üzemeltetési költség mellett, kisebb elhasználódás, kopás árán lehet biztosítani, értékes haladást érhetünk el a technika állásához képest, ha pedig az újabb megoldás a biztonság megkívánt színvonalának fenntartása mellett még redundanciát is megtakaríthat, az előny nem csak a beruházási és üzemeltetési költség csökkentése terén jelentkezik, de a rendszer egyszerűbb felépítése - és különösen az átkapcsolási hálózatok egyszerűsítése - maga is növelheti a rendszer megbízhatóságát. Gondosan tanulmányoztuk ezért a szünetmentes áramellátásra rendelkezésre álló megoldásokat, s egybevetettük a felmerülő különböző követelményeket a megoldások nyújtotta szolgáltatásokkal. A találmány alapja az a felismerés, hogy a valamely konkrét rendszerben fennálló szünetmentes áramellátási igény az ismert megoldásokhoz képest kisebb ráfordítással és mégis egyező vagy jobb szolgáltatási színvonalon kielégíthető, ha a szünetmentes áramellátás igényét differenciáltan, a különböző fogyasztóknál fennálló eltérő követelményekből kiindulva elégítjük ki. Itt nem azon fogyasztókra gondolunk, amelyeknél tulajdonképpen nincs is szükség szünetmentes ellátásra, eleve abból indulunk ki, hogy azok szünetmentes táplálását az üzemfenntartó - ha volt ilyen - már megszüntette. A szünetmentesen táplálandó különböző fogyasztók eltérő funkciójából folyóan jelentős különbségek állhatnak fenn a megengedhető átmeneti fázis időtartamát illetően. Vannak fogyasztók, amelyekre ugyan a tartós üzem közben gyakran van elengedhetetlenül szükség, ezért bevonandók a szünetmentes ellátásba, de szolgáltatásuk kiesése csak hosszabb idő eltelte után károsítja a fogyasztót, más fogyasztóknál viszont optimálisan meg kell közelíteni a zéró időtartamú kiesést. Ha a fogyasztók szünetmentes áramellátását funkciófüggően differenciáljuk,- egyrészt lehetővé tesszük eltérő átkapcsolási küszöbidőtartamok megengedését a mindenkori funkciótól függően,- másrészt megengedhető, hogy a redundáns biztonság eltérő mértékével számoljunk. Ha a szünetmentes áramellátási rendszert eltérő fontosságú fogyasztók csoportjai szerint tagoljuk, akkor jóval kisebb ráfordítás mellett minden fogyasztó továbbra is a szükséges mértékű szünetmentességgel táplálható (az elsőrendű fogyasztók a gyakorlatilag elérhető legkisebb időkieséssel), mégis jelentős megtakarítás érhető el, amelynek egy része arra is fordítható, hogy az elsőrendű fogyasztóknál (most már elviselhető nagyobb ráfordítással) tovább csökkentsük az elkerülhetetlen kiesés időtartamát. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
