Implementarea ultracapacitoarelor în sisteme de protecție

Introducere

Lucrarea de faţă urmăreşte analizarea şi corectarea problemelor care apar în instalaţiile de alimentare cu energie electrică, în principal din domeniul industrial de proiectare şi producţie,dar soluţiile prezentate se pot implementa şi în alte domenii precum sectorul medical sau chiar pentru protecţia aparaturii electrice şi electronice din domeniile personale.

În ultimele două, aproape trei decenii, domeniul de proiectare şi producţie industrială a văzut o trecere destul de abruptă de la hârtie (pentru proiectare) şi maşini de prelucrare sau automatizare a producţiei controlate de om, la roboţi industriali care realizează automat procesele de producţie şi testare.

Toate avantajele aduse de această tehnologie dependentă de calculatoare are însă şi un mare dezavantaj:pierderea de informaţii importante la dispariţia sau reducerea tensiunii de alimentare sub anumite niveluri minime, care să poată menţine în funcţie „creierul” aparaturii respective,adică microprocesorul.În majoritatea cazurilor de variaţii ale tensiunilor de alimentare de câteva milisecunde, aparatele bazate pe circuite electronice sensibile care sînt controlate de programe(softuri) se vor reseta.Resetarea nu numai că duce la pierderea unei anume perioade de timp până la repunerea in funcţiune a sistemului, dar de cele mai multe ori duce şi la pierderea informaţiilor programate iniţial.

Să ne imaginăm o maşină de bobinat care realizează automat procesul de bobinare pe mai multe suporturi, fiecare cap de bobinare putând realiza un număr diferit de spire,numărul fiind preprogramat de tehnicieni.Maşina este controlată de un software specializat,pe lângă acest soft mai deţine şi un sistem de operare pentru a crea un grad de versatilitate şi reînnoire a programelor de bază,în final întregul ansamblu maşină-soft fiind controlat de un sistem electronic foarte precis, bazat pe microprocesor sau microcontroller,memorie RAM şi alte chipuri de interconectare,cu preponderenţă pentru primul caz, cel de-al doilea avînd aceste chipuri încapsulate în acelaşi pachet.La dispariţia sau numai căderea tensiunii de alimentare sub un anumit nivel care să ducă la schimbarea valorilor câtorva biţi în drumul lor de la memorie la partea de execuţie, tot sistemul se poate reseta.Acest lucru necesită repornirea sistemului, reîncărcarea sistemului de operare, reprogramarea bobinatoarelor şi cel mai rău lucru, aruncarea bobinelor vechi care nu au fost terminate datorită resetării.

Un lucru mai grav este atunci când la creşterea tensiunii de alimentare peste nivelul standard sau cel suportat de aparatul respectiv, ajungem în situaţii în care un anumit numar de aparate se distrug parţial dacă avem „noroc”, sau total dacă supratensiunea se propagă dincolo de partea de alimentare şi distruge toată partea de electronică.

Un alt exemplu este un simplu calculator, desktop, pe care s-a început un proiect în AutoCAD.La o întrerupere de câteva milisecunde a tensiunii de alimentare, tot proiectul poate dispărea chiar dacă aproape sîntem la final.Ce poate fi mai frustrant ca după o zi de lucru decât să ne „trezim” că totul a dispărut.Exemplele pot continua,ideea este că în această eră a dependenţei de sistemele cu procesoare, avem nevoie de soluţii alternative de alimentare în cazul în care apar defecte în sistemul de alimentare naţional şi din păcate aceste defecţiuni de scurtă durată sînt frecvente.

Lucrarea analizează succesiv tipurile de defecte, modalităţile de protecţie împotriva acestora, la care modalităţi de protecţie ne vom axa pe soluţiile UPS(Uniterruptible Power Supply), mai precis pe încorporarea în acestea a unui nou tip de condensatoare cu mare densitate de energie şi anume ultracapacitoarele sau supercapacitoarele, cum mai sînt ele denumite.Aceste ultracapacitoare, după cum se va arăta, au avantaje şi dezavantaje faţă de UPS-urile tradiţionale,atât din punct de vedere financiar, cât şi din punct de vedere al duratei de viaţă al echipamentelor în care sînt încorporate.