UPS et générateur : Que doit couvrir la batterie

Un générateur peut fonctionner pendant que l'onduleur utilise encore sa batterie. Cet écart est facile à manquer lorsqu'un cahier des charges indique seulement que le générateur va « démarrer dans dix secondes ». Le démarrage est un événement. L'alimentation que l'onduleur peut accepter en est un autre.

Pour une installation qui doit continuer à fonctionner pendant une panne, la batterie doit supporter la charge protégée jusqu'à ce que l'onduleur puisse utiliser l'alimentation du générateur de manière fiable. La question utile n'est pas « Quelle est la rapidité de démarrage du moteur ? ». C'est « Quand la décharge de la batterie s'arrête-t-elle réellement ? »

• Comptez toute la transition, de la perte du réseau jusqu'à ce que l'onduleur accepte l'entrée du générateur.
• L'ATS et l'onduleur peuvent appliquer différents tests avant d'accepter la source du générateur.
• Enregistrez la séquence sous la charge prévue ; un temps de démarrage du moteur ne peut pas remplacer un test en charge.
• Après la transition, vérifiez la réponse du générateur à l'entrée de l'onduleur et à la charge de la batterie ainsi qu'à la charge protégée.

Dans une configuration courante, le réseau et le générateur alimentent un commutateur de transfert automatique (ATS), et l'ATS alimente l'onduleur. Lorsque l'alimentation du réseau échoue, l'onduleur supporte la charge à partir de sa batterie pendant que le générateur démarre. L'ATS attend que la source du générateur remplisse ses conditions de transfert, puis bascule. L'onduleur doit encore juger l'entrée nouvelle acceptable avant que son redresseur ne reprenne la charge de la batterie.

Ces événements ne se produisent pas au même instant. Un journal de site pourrait ressembler à ceci :

Séquence illustrative uniquement. Dans cet exemple, un « démarrage de générateur en dix secondes » laisse encore l'onduleur supporter la charge pendant environ 40 secondes. La séquence réelle dépend du générateur, des réglages de l'ATS, des limites d'entrée de l'onduleur et des autres charges connectées au générateur.

La disposition électrique est également importante. Certains sites utilisent des appareillages différents ou des entrées de redresseur et de bypass d'onduleur séparées. Dessinez le schéma unifilaire du site avant d'utiliser un calendrier générique.

Un ATS vérifie généralement que la source alternative répond à ses propres paramètres de tension, de fréquence et de temporisation. L'onduleur applique ensuite ses propres limites d'entrée. La réussite du test ATS ne garantit pas que le redresseur de l'onduleur utilisera immédiatement le générateur.

Si la fréquence du générateur oscille après une étape de charge, ou si la tension chute lorsque l'ATS connecte la charge du site, l'onduleur peut rester sur batterie ou y revenir. Un onduleur à double conversion en ligne peut maintenir sa sortie malgré une entrée inacceptable, mais cela ne rend pas la réserve de batterie illimitée. L'entrée doit finalement se stabiliser dans la plage spécifiée pour ce modèle d'onduleur.

Il existe une autre distinction qui mérite d'être enregistrée lors de la mise en service : l'acceptation de l'alimentation du générateur par l'onduleur à son redresseur n'est pas nécessairement la même chose que la synchronisation et la disponibilité de son bypass statique. Le redresseur peut alimenter l'onduleur pendant que la source de bypass n'est pas prête pour un transfert. La disponibilité du bypass est importante si l'onduleur doit transférer la charge lors d'une surcharge ou d'un défaut ; vérifiez les alarmes et les modes de fonctionnement du modèle plutôt que de considérer un générateur en marche comme une preuve que tous les chemins d'alimentation de l'onduleur sont prêts.

C'est là qu'un onduleur en ligne avec compatibilité générateur nécessite une vérification spécifique au projet. Demandez les plages de tension et de fréquence d'entrée autorisées, les réglages en mode générateur, les limites de courant d'entrée et le comportement après le transfert de source. N'élargissez pas les réglages simplement pour arrêter une alarme de batterie ; établissez d'abord si la sortie du générateur et la charge protégée restent dans les limites des fabricants d'équipement.

Mesurez l'intervalle entre la perte du réseau et le point auquel l'onduleur arrête la décharge soutenue de la batterie. Faites-le avec la charge protégée prévue connectée. Incluez le délai de démarrage du générateur, la stabilisation de la source, les délais de détection et de transfert de l'ATS, ainsi que toute qualification d'entrée de l'onduleur ou comportement de démarrage progressif du redresseur. Testez plus d'un transfert si le site a des charges variables.

Utilisez la séquence mesurée la plus longue et pertinente comme point de départ, puis spécifiez la réserve dont le projet a besoin pour les conditions froides, le vieillissement de la batterie, un démarrage plus lent ou une deuxième tentative. Il n'existe pas de règle universelle de minute supplémentaire qui convienne à toutes les installations. Si le générateur ne démarre pas du tout, la conception nécessite également une réponse distincte : combien de temps la charge doit-elle rester sous tension pour un arrêt ordonné ou pour qu'une autre source prenne le relais ?

Le temps n'est que la moitié du calcul de la batterie. La charge protégée peut changer pendant la transition, et l'onduleur doit supporter son kW, kVA et ses pics de courte durée. Notre guide de dimensionnement de l'autonomie de la batterie de l'onduleur montre comment transformer une charge mesurée et des minutes cibles en une exigence de décharge et la vérifier par rapport aux données de la batterie. Un onduleur en ligne avec batterie externe peut permettre une plus longue réserve, sous réserve de la configuration de batterie approuvée pour ce modèle ; une batterie supplémentaire n'augmente pas sa puissance de sortie.

Une fois que l'onduleur accepte l'entrée du générateur, le générateur doit fournir plus que la charge protégée seule. L'onduleur a des pertes de conversion, et son chargeur peut commencer à remplacer l'énergie utilisée pendant la transition. D'autres équipements sur le même générateur peuvent démarrer ou cycler en même temps. Ces étapes de charge peuvent faire sortir la tension ou la fréquence de la fenêtre d'entrée de l'onduleur et le faire revenir sur batterie.

Demandez aux fournisseurs d'onduleurs et de générateurs comment le redresseur rampe son courant d'entrée, si le courant de charge peut être limité lorsqu'il est sur générateur, et comment le générateur répond lorsque l'onduleur et les autres charges sont appliqués. La réponse appartient à l'étude de dimensionnement du générateur ; une simple comparaison entre le kVA du générateur et le kVA de l'onduleur n'est pas suffisante. Si les pannes peuvent se répéter, le guide de recharge de batterie d'onduleur explique également pourquoi la fenêtre de recharge disponible est importante.

Lors de la mise en service, simulez une panne de réseau sous la charge protégée convenue. Tenez un seul enregistrement de la transition :

Enregistrement de mise en service

• Perte du réseau et commande de démarrage du générateur
• Indication de prêt du générateur, avec lectures de tension et de fréquence
• Transfert de l'ATS vers la source du générateur
• Acceptation de l'entrée de l'onduleur et retour au fonctionnement normal du redresseur
• Fin de la décharge soutenue de la batterie

Lorsque les données de courant de batterie sont disponibles, notez quand la décharge nette s'arrête ou s'inverse en charge ; sinon, utilisez le journal d'événements et l'indication de mode de l'onduleur. Conservez ensemble les journaux de l'onduleur, du générateur et de l'ATS. Vérifiez ensuite le retour au réseau, y compris tout délai de retransfert ou bref retour sur batterie.

Si la batterie dure pendant une démonstration sans charge mais pas pendant une transition en charge, la démonstration n'a pas répondu à la question de conception. Le test utile est celui qui reproduit la séquence de fonctionnement que le site s'attend à survivre.

Pour un projet d'onduleur industriel en ligne, confirmez la configuration de batterie approuvée avant de proposer une autonomie prolongée. Envoyez suffisamment d'informations pour examiner toute la transition :

Liste de contrôle de devis de transition

• Schéma unifilaire du site montrant les connexions du réseau, du générateur, de l'ATS et de l'onduleur
• kW/kVA protégés mesurés et toute modification de charge ou pics de démarrage
• Temps de pont requis et action requise si le générateur ne démarre pas
• Modèles, réglages et journaux d'événements disponibles du générateur et de l'ATS
• Modèle d'onduleur, limites d'entrée et configuration de batterie

Ces détails permettent au fournisseur de dimensionner la batterie pour la transition réelle, et pas seulement pour le temps de démarrage annoncé du moteur.